JP6185589B2 - Semiconductor device and data concealing method in semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関し、たとえば相補的なデータを保持する2つの不揮発性メモリセルを含む半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, for example, a semiconductor device including two nonvolatile memory cells that hold complementary data.

従来から、記憶データの秘匿性を高める技術が知られている。
たとえば、特開2008−204507公報(特許文献1)の半導体装置は、乱数発生部により生成されたスクランブル情報を用いて、書込みデータに対しスクランブル処理を施してから、データ記憶部に書込みを行う方式が記載されている。スクランブル情報は、揮発性メモリであるSRAMに記憶されるので、半導体装置の電源オフ状態においてデータ記憶部に記憶データが残っていても、電源オフ時にスクランブル情報が消去されるためにデータ記憶部の記憶データを正しく読出すことができなくなる。これにより記憶データの秘匿性の向上を図ることができる。
Conventionally, a technique for improving the confidentiality of stored data is known.
For example, a semiconductor device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-204507 (Patent Document 1) uses a scramble information generated by a random number generation unit to perform a scramble process on write data and then writes to a data storage unit Is described. Since the scramble information is stored in the SRAM, which is a volatile memory, the scramble information is erased when the power is turned off so that the scramble information is erased even when the stored data remains in the data storage portion when the semiconductor device is turned off. The stored data cannot be read correctly. Thereby, the confidentiality of stored data can be improved.

また、特開2010−277584号公報(特許文献2)にも、書込みデータをスクランブル処理して書込み、読出した後は、ディスクランブル処理をする不揮発性記憶装置が記載されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-277484 (Patent Document 2) also describes a non-volatile storage device that performs descrambling after writing data is written and scrambled.

特開2008−204507公報JP 2008-204507 A 特開2010−277584号公報JP 2010-277484 A

ところで、相補的なデータを保持する2つのセルで構成されるツインセルにおいて、ツインセルデータの消去によって、2つのセルの閾値電圧をともに小さい状態にする。この際に、ツインセルデータ消去前の書込み状態における2つのセルの閾値電圧の差が、ツインセルデータ消去後も残る可能性が想定される。そのため、ツインセルデータを消去したにも関わらず、ツインセルデータ消去前の書込状態が読出され、セキュリティ上問題となる可能性がある。   By the way, in the twin cell composed of two cells holding complementary data, the threshold voltages of the two cells are both reduced by erasing the twin cell data. At this time, it is assumed that the difference between the threshold voltages of the two cells in the write state before erasing the twin cell data may remain after erasing the twin cell data. Therefore, even though the twin cell data is erased, the write state before erasing the twin cell data is read, which may cause a security problem.

しかしながら、特許文献1に記載の方式では、電源をオフにするとデータ記憶部の記憶データは読出されなくなるという問題がある。   However, the method described in Patent Document 1 has a problem in that stored data in the data storage unit is not read when the power is turned off.

また、特許文献2に記載の方式では、スクランブル処理された書込みデータとともに、書込み単位ごとに異なるビットパターンである書込み済みフラグと、誤り訂正符号とを記憶することによって、書込み中の電源遮断などの異常を検出することを目的としており、上述のようなセキュリティ上の問題を解決することができない。   In addition, in the method described in Patent Document 2, by storing a scrambled write data, a written flag that is a different bit pattern for each writing unit, and an error correction code, a power cutoff during writing, etc. The purpose is to detect anomalies, and the above-mentioned security problems cannot be solved.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかであろう。   Other problems and novel features will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本発明の一実施形態の半導体装置によれば、スクランブル部は、第1の記憶部内のツインセルに書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理する。書込み部は、第1の記憶部内のツインセルにスクランブル処理後の書込みデータを書込む。書込み部は、第2の記憶部内のメモリセルにスクランブルデータを書込む。ディスクランブル部は、第2の記憶部から読出されたスクラブルデータを用いて、第1の記憶部から読出されたデータをディスクランブル処理する。 According to the semiconductor device of one embodiment of the present invention, the scramble unit scrambles data to be written to the twin cell in the first storage unit using the scramble data. The writing unit writes the scrambled write data into the twin cells in the first storage unit. The writing unit writes the scrambled data into the memory cell in the second storage unit. Descrambling unit uses the scrubber down table data read from the second storage unit, the data read from the first storage unit to process descramble.

本発明の一実施形態によれば、ツインセルデータ消去前の書込状態が読出されるのを回避することができる。   According to one embodiment of the present invention, it is possible to avoid reading the write state before erasing the twin cell data.

第1の実施形態の半導体装置の構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the semiconductor device of 1st Embodiment. 第1の実施形態の半導体装置におけるメモリアレイからのツインセルデータの消去処理の手順を表わすフローチャートである。3 is a flowchart showing a procedure for erasing twin cell data from a memory array in the semiconductor device of the first embodiment. の実施形態のマイクロコンピュータの構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the microcomputer of 2nd Embodiment. フラッシュメモリモジュールの構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of a flash memory module. (a)は、スプリットゲート型フラッシュメモリ素子に与えるバイアス電圧の例を表わす図である。(b)は、ホットキャリア書込み方式を用いるスタックド・ゲート型フラッシュメモリ素子に与えるバイアス電圧の例を表わす図である。(c)は、はFNトンネル書込み方式を用いるスタックド・ゲート型フラッシュメモリ素子に与えるバイアス電圧の例を表わす図である。(A) is a figure showing the example of the bias voltage given to a split gate type flash memory element. (B) is a figure showing the example of the bias voltage given to the stacked gate type flash memory element using a hot carrier write system. (C) is a figure showing the example of the bias voltage given to the stacked gate type | mold flash memory element using an FN tunnel write system. (a)は、ツインセルデータが“0”を記憶する状態を表わす図である。(b)は、ツインセルデータが“1”を記憶する状態を表わす図である。(c)は、ツインセルデータのイニシャライズ状態を表わす図である。(A) is a diagram showing a state in which twin cell data stores “0”. (B) is a diagram showing a state in which twin cell data stores “1”. (C) is a diagram showing an initialized state of twin cell data. (a)は、ツインセルデータ“0”を消去する際のシーケンスを表わす図である。(b)は、ツインセルデータ“1”を消去する際のシーケンスを表わす図である。(A) is a diagram showing a sequence for erasing twin cell data “0”. (B) is a diagram showing a sequence for erasing twin cell data “1”. 第2の実施形態のツインセルデータの読出し系、書込み系、消去系の詳細な回路構成を表わす図である。It is a figure showing the detailed circuit structure of the reading system of the twin cell data of 2nd Embodiment, a writing system, and an erasing system. 第3の実施形態の半導体装置におけるツインセルデータの書込みおよび読出しに携わる主要な構成要素を表わす図である。It is a figure showing the main components which are concerned with writing and reading of the twin cell data in the semiconductor device of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の半導体装置におけるツインセルデータの書込みおよび読出しに携わる拡張部の構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the expansion part engaged in writing and reading of the twin cell data in the semiconductor device of 4th Embodiment. 第5の実施形態の半導体装置におけるツインセルデータの書込みおよび読出しに携わる主要な構成要素を表わす図である。It is a figure showing the main components engaged in writing and reading of the twin cell data in the semiconductor device of 5th Embodiment. (a)は、シングルセルが、シングルセルデータ“0”を記憶する状態を表わす図である。(b)は、シングルセルが、シングルセルデータ“1”を記憶する状態を表わす図である。(A) is a diagram showing a state in which a single cell stores single cell data “0”. (B) is a diagram showing a state in which a single cell stores single cell data “1”. 第6の実施形態の半導体装置におけるツインセルデータの書込みおよび読出しに携わる主要な構成要素を表わす図である。It is a figure showing the main components engaged in writing and reading of the twin cell data in the semiconductor device of 6th Embodiment. (a)は、3個のシングルセルが、シングルセルデータ“0”を記憶する状態を表わす図である。(b)は、3個のシングルセルが、シングルセルデータ“1”を記憶する状態を表わす図である。(A) is a diagram showing a state in which three single cells store single cell data “0”. (B) is a diagram showing a state in which three single cells store single cell data “1”. 読出し列選択回路&センスアンプに含まれるセンスアンプを表わす図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a sense amplifier included in a read column selection circuit & sense amplifier. 第7の実施形態の正規部と拡張部の構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the normal part and expansion part of 7th Embodiment. 第7の実施形態の変形例の正規部と拡張部の構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the normal part of the modification of 7th Embodiment, and an expansion part. 第8の実施形態のメモリアレイの1消去ブロック構成を表わす図である。It is a figure showing 1 erase block structure of the memory array of 8th Embodiment. 第8の実施形態における複数のソース線の活性化タイミングを表わす図である。It is a figure showing the activation timing of the several source line in 8th Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態の半導体装置の構成を表わす図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment.

この半導体装置500は、第1の記憶部502と、第2の記憶部503と、スクランブル部501と、書込み部509と、書込み部511と、ディスクランブル部504とを備える。
第1の記憶部502は、ツインセル505を含む。ツインセル505は、メモリセル506と、メモリセル507とからなる。メモリセル506とメモリセル507は、電気的に書換え可能である。ツインセル505は、メモリセル506とメモリセル507の閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶する。
The semiconductor device 500 includes a first storage unit 502, a second storage unit 503, a scramble unit 501, a write unit 509, a write unit 511, and a descramble unit 504.
The first storage unit 502 includes a twin cell 505. The twin cell 505 includes a memory cell 506 and a memory cell 507. The memory cell 506 and the memory cell 507 can be electrically rewritten. The twin cell 505 stores 1-bit data in a complementary manner depending on the difference in threshold voltage between the memory cell 506 and the memory cell 507.

第2の記憶部503は、電気的に書き換え可能なメモリセル510を含む。
第1の記憶部502内のツインセル505のデータが消去されるときには、第2の記憶部503内のメモリセル510のデータも消去される。
The second memory portion 503 includes an electrically rewritable memory cell 510.
When the data in the twin cell 505 in the first memory unit 502 is erased, the data in the memory cell 510 in the second memory unit 503 is also erased.

スクランブル部501は、第1の記憶部502のツインセル505に書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理する。   The scramble unit 501 scrambles data to be written in the twin cell 505 of the first storage unit 502 using the scramble data.

書込み部509は、第1の記憶部502内のツインセル505にスクランブル処理後の書込みデータを書込む。   The writing unit 509 writes the scrambled write data to the twin cell 505 in the first storage unit 502.

書込み部511は、第2の記憶部503内のメモリセル510にスクランブルデータを書込む。   The writing unit 511 writes scrambled data to the memory cell 510 in the second storage unit 503.

ディスクランブル部504は、第2の記憶部503から読出されたスクラブルデータを用いて、第1の記憶部502から読出されたデータをディスクランブル処理する。   The descrambling unit 504 performs descrambling processing on the data read from the first storage unit 502 using the scramble data read from the second storage unit 503.

図2は、第1の実施形態の半導体装置における第1の記憶部への書込みデータの書込み処理および読出し処理の手順を表わすフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of a write process and a read process of write data to the first storage unit in the semiconductor device of the first embodiment.

まず、半導体装置は、書込み要求信号を受信する(ステップS101)。
スクランブル部501は、第1の記憶部502のツインセル505に書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理する(ステップS102)。
First, the semiconductor device receives a write request signal (step S101).
The scramble unit 501 scrambles the data to be written to the twin cell 505 of the first storage unit 502 using the scramble data (step S102).

次に、書込み部509は、第1の記憶部502内のツインセル505にスクランブル処理後の書込みデータを書込む(ステップS103)。   Next, the writing unit 509 writes the scrambled write data to the twin cell 505 in the first storage unit 502 (step S103).

次に、書込み部511は、第2の記憶部503内のメモリセル510にスクランブルデータを書込む(ステップS104)。   Next, the writing unit 511 writes scrambled data to the memory cell 510 in the second storage unit 503 (step S104).

次に、半導体装置は、読出し要求信号を受信する(ステップS105)。
次に、ディスクランブル部504は、第2の記憶部503から読出されたスクラブルデータを用いて、第1の記憶部502から読出されたデータをディスクランブル処理する(ステップS106)。
Next, the semiconductor device receives a read request signal (step S105).
Next, the descrambling unit 504 performs descrambling processing on the data read from the first storage unit 502 using the scramble data read from the second storage unit 503 (step S106).

以上のように、本実施の形態によれば、スクランブル処理後の書込みデータが消去されたとしても、スクランブル処理後の書込みデータとスクランブルデータの両方が読出されない限り、書込みデータが復元されないようにすることができる。   As described above, according to the present embodiment, even if write data after scramble processing is erased, write data is prevented from being restored unless both the write data after scramble processing and the scramble data are read. be able to.

[第2の実施形態]
本実施の形態の半導体装置は、マイクロコンピュータである。
(マイクロコンピュータ)
図3は、第2の実施形態のマイクロコンピュータ1の構成を表わす図である。
[Second Embodiment]
The semiconductor device of this embodiment is a microcomputer.
(Microcomputer)
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the microcomputer 1 according to the second embodiment.

図3に示されるマイクロコンピュータ(MCU)1は、たとえば相補型MOS集積回路製造技術などによって、単結晶シリコンのような1個の半導体チップに形成される。   A microcomputer (MCU) 1 shown in FIG. 3 is formed on one semiconductor chip such as single crystal silicon by, for example, a complementary MOS integrated circuit manufacturing technique.

マイクロコンピュータ1は、特に制限されないが、高速バスHBUSと周辺バスPBUSを有する。高速バスHBUSと周辺バスPBUSは、特に制限されないが、それぞれデータバス、アドレスバスおよびコントロールバスを有する。2個のバスを設けることによって、共通バスに全ての回路を共通接続する場合に比べてバスの負荷を軽くし、高速アクセス動作を保証することができる。   The microcomputer 1 has a high-speed bus HBUS and a peripheral bus PBUS, although not particularly limited. The high-speed bus HBUS and the peripheral bus PBUS are not particularly limited, but each have a data bus, an address bus, and a control bus. By providing two buses, it is possible to reduce the load on the bus and to guarantee a high-speed access operation compared to the case where all circuits are commonly connected to the common bus.

高速バスHBUSには、命令制御部と実行部を備えて命令を実行する中央処理装置(CPU)2、ダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC)3、高速バスHBUSと周辺バスPBUSとのバスインタフェース制御若しくはバスブリッジ制御を行うバスインタフェース回路(BIF)4が接続される。   The high-speed bus HBUS includes a central processing unit (CPU) 2, a direct memory access controller (DMAC) 3, a bus interface control between the high-speed bus HBUS and the peripheral bus PBUS, or a bus that includes an instruction control unit and an execution unit to execute instructions. A bus interface circuit (BIF) 4 that performs bridge control is connected.

高速バスHBUSには、さらに、中央処理装置2のワーク領域などに利用されるランダムアクセスメモリ(RAM)5、およびデータやプログラムを格納する不揮発性メモリモジュールとしてのフラッシュメモリモジュール(FMDL)6が接続される。   Further, a random access memory (RAM) 5 used for a work area of the central processing unit 2 and a flash memory module (FMDL) 6 as a nonvolatile memory module for storing data and programs are connected to the high-speed bus HBUS. Is done.

周辺バスPBUSには、フラッシュメモリモジュール(FMDL)6に対するコマンドアクセス制御を行うフラッシュシーケンサ(FSQC)7、外部入出力ポート(PRT)8,9、タイマ(TMR)10、およびマイクロコンピュータ1を制御するための内部のクロックCLKを生成するクロックパルスジェネレータ(CPG)11が接続される。   The peripheral bus PBUS controls a flash sequencer (FSQC) 7 that performs command access control to the flash memory module (FMDL) 6, external input / output ports (PRT) 8 and 9, timer (TMR) 10, and microcomputer 1. A clock pulse generator (CPG) 11 for generating an internal clock CLK is connected.

さらに、マイクロコンピュータ1は、XTAL/EXTALに発振子が接続され、または外部クロックが供給されるクロック端子、スタンバイ状態を指示する外部ハードウェアスタンバイ端子STB、リセットを指示する外部リセット端子RES、外部電源端子Vcc、外部接地端子Vssを備える。   Further, the microcomputer 1 includes a clock terminal to which an oscillator is connected to XTAL / EXTAL or an external clock is supplied, an external hardware standby terminal STB for instructing a standby state, an external reset terminal RES for instructing a reset, an external power supply A terminal Vcc and an external ground terminal Vss are provided.

ここでは、ロジック回路としてのフラッシュシーケンサ7と、アレイ構成のフラッシュメモリモジュール6は、別CADツールを用いて設計されているため、便宜上別々の回路ブロックとして図示されているが、双方併せて一つのフラッシュメモリを構成する。フラッシュメモリモジュール6は、読出し専用の高速アクセスポート(HACSP)を介して高速バスHBUSに接続される。CPU2またはDMAC3は、高速バスHBUSから高速アクセスポートを介してフラッシュメモリモジュール6をリードアクセスすることができる。CPU2またはDMAC3は、フラッシュメモリモジュール6に対して書込みおよび初期化のアクセスを行うときは、バスインタフェース4を介して周辺バスPBUS経由でフラッシュシーケンサ7にコマンドを発行する。これによってフラッシュシーケンサ7が周辺バスPBUSから低速アクセスポート(LACSP)を通じてフラッシュメモリモジュールの初期化や書込み動作の制御が行われる。   Here, the flash sequencer 7 as a logic circuit and the flash memory module 6 having an array configuration are designed using different CAD tools, and are therefore shown as separate circuit blocks for convenience. Configure flash memory. The flash memory module 6 is connected to the high-speed bus HBUS via a read-only high-speed access port (HACSP). The CPU 2 or the DMAC 3 can read-access the flash memory module 6 from the high-speed bus HBUS via the high-speed access port. The CPU 2 or the DMAC 3 issues a command to the flash sequencer 7 via the peripheral bus PBUS via the bus interface 4 when performing write and initialization access to the flash memory module 6. As a result, the flash sequencer 7 initializes the flash memory module and controls the write operation from the peripheral bus PBUS through the low-speed access port (LACSP).

(フラッシュメモリモジュール)
図4は、フラッシュメモリモジュール6の構成を表わす図である。
(Flash memory module)
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the flash memory module 6.

フラッシュメモリモジュール6は、1ビットの情報の記憶を2個の不揮発性メモリセルを用いて行う。すなわち、メモリアレイ(MARY)19は、夫々書換え可能な2個の不揮発性メモリセルMCP,MCNを1ビットのツインセルとして複数個備える。図4には、代表的に1対だけ図示されている。本明細書では、メモリセルMCPをポジティブセル、メモリセルMCNをネガティブセルと呼ぶ。   The flash memory module 6 stores 1-bit information using two nonvolatile memory cells. That is, the memory array (MARY) 19 includes a plurality of two rewritable nonvolatile memory cells MCP and MCN as 1-bit twin cells. FIG. 4 representatively shows only one pair. In this specification, the memory cell MCP is called a positive cell, and the memory cell MCN is called a negative cell.

揮発性メモリセルMCP,MCNは、たとえば、図5(a)に例示されるスプリットゲート型フラッシュメモリ素子である。このメモリ素子は、ソース・ドレイン領域の間のチャネル形成領域の上にゲート絶縁膜を介して配置されたコントロールゲートCGとメモリゲートMGを有する。メモリゲートMGとゲート絶縁膜の間にはシリコンナイトライドなどの電荷トラップ領域(SiN)が配置される。選択ゲート側のソースまたはドレイン領域は、ビット線BLに接続され、メモリゲートMG側のソースまたはドレイン領域はソース線SLに接続される。   The volatile memory cells MCP and MCN are, for example, split gate type flash memory devices exemplified in FIG. This memory element has a control gate CG and a memory gate MG disposed on a channel formation region between the source / drain regions via a gate insulating film. A charge trap region (SiN) such as silicon nitride is disposed between the memory gate MG and the gate insulating film. The source or drain region on the selection gate side is connected to the bit line BL, and the source or drain region on the memory gate MG side is connected to the source line SL.

メモリセルの閾値電圧Vthを下げるにはBL=Hi−Z(高インピーダンス状態)、CG=Open、MG=−10V、SL=6、WELL=0Vとし、ウェル領域(WELL)とメモリゲートMG間の高電界によって電荷トラップ領域(SiN)からウェル領域(WELL)に電子が引き抜かれる。この処理単位はメモリゲートMGを共有する複数メモリセルとされる。   In order to lower the threshold voltage Vth of the memory cell, BL = Hi-Z (high impedance state), CG = Open, MG = -10V, SL = 6, WELL = 0V, and between the well region (WELL) and the memory gate MG Electrons are extracted from the charge trap region (SiN) to the well region (WELL) by the high electric field. This processing unit is a plurality of memory cells sharing the memory gate MG.

メモリセルの閾値電圧Vthを上げるにはBL=0V、CG=0.9V、MG=10V、SL=6、WELL=0Vとし、ソース線SLからビット線BLに書込み電流を流し、それによってコントロールゲートCGとメモリゲートMGの境界部分で発生するホットエレクトロンが電荷トラップ領域(SiN)に注入される。電子の注入はビット線電流を流すか否かによって決まるからこの処理はビット単位で制御される。   To raise the threshold voltage Vth of the memory cell, BL = 0V, CG = 0.9V, MG = 10V, SL = 6, WELL = 0V, and a write current is supplied from the source line SL to the bit line BL, thereby controlling the control gate. Hot electrons generated at the boundary between the CG and the memory gate MG are injected into the charge trap region (SiN). Since the electron injection is determined by whether or not a bit line current is passed, this process is controlled in units of bits.

読出しはBL=1.5V、CG=1.5V,MG=0V、SL=0V、WELL=0Vで行われる。メモリセルの閾値電圧Vthが低ければメモリセルはオン状態にされ、閾値電圧Vthが高ければオフ状態にされる。   Reading is performed with BL = 1.5V, CG = 1.5V, MG = 0V, SL = 0V, and WELL = 0V. If the threshold voltage Vth of the memory cell is low, the memory cell is turned on, and if the threshold voltage Vth is high, the memory cell is turned off.

メモリ素子はスプリットゲート型フラッシュメモリ素子に限定されず、図5(b),図5(c)に例示されるスタックド・ゲート型フラッシュメモリ素子であってよい。このメモリ素子はソース・ドレイン領域の間のチャネル形成領域の上にゲート絶縁膜を介してフローツイングゲートFGとコントロールゲートWLがスタックされて構成される。図5(b)では、ホットキャリア書込み方式によって閾値電圧Vthを上げ、ウェル領域WELLへの電子の放出によって閾値電圧Vthを下げる。図5(c)では、FNトンネル書込み方式によって閾値電圧Vthを上げ、ビット線BLへの電子の放出によって閾値電圧Vthを下げる。   The memory device is not limited to the split gate type flash memory device, and may be a stacked gate type flash memory device illustrated in FIGS. 5B and 5C. This memory element is configured by stacking a floating gate FG and a control gate WL via a gate insulating film on a channel formation region between a source / drain region. In FIG. 5B, the threshold voltage Vth is increased by the hot carrier writing method, and the threshold voltage Vth is decreased by the emission of electrons to the well region WELL. In FIG. 5C, the threshold voltage Vth is increased by the FN tunnel writing method, and the threshold voltage Vth is decreased by the emission of electrons to the bit line BL.

上述のメモリゲートMG、コントロールゲートCG、ソース線SL、WELL、ビット線BLへ与える電圧は、フラッシュシーケンサ7の制御によって、電源回路(VPG)31で生成されて供給される。   Voltages applied to the memory gate MG, control gate CG, source lines SL, WELL, and bit line BL described above are generated and supplied by the power supply circuit (VPG) 31 under the control of the flash sequencer 7.

以下の説明では、メモリ素子がスプリットゲート型フラッシュメモリ素子であるとして説明する。   In the following description, it is assumed that the memory element is a split gate flash memory element.

不揮発性メモリセルMCP,MCNから成る一つのツインセルによる情報記憶は不揮発性メモリセルMCP,MCNに相補データを格納することによって行う。   Information storage by one twin cell composed of the nonvolatile memory cells MCP and MCN is performed by storing complementary data in the nonvolatile memory cells MCP and MCN.

すなわち、メモリセルMCP,MCNのそれぞれは、セルデータ“1”(低閾値電圧状態;閾値電圧が消去ベリファイレベルよりも小さい状態)またはセルデータ“0”(高閾値電圧状態;閾値電圧が消去ベリファイレベル以上の状態)を保持することができる。   That is, each of the memory cells MCP and MCN has cell data “1” (low threshold voltage state; state in which the threshold voltage is smaller than the erase verify level) or cell data “0” (high threshold voltage state; the threshold voltage is in the erase verify state). State above the level).

図6(a)に示すように、ツインセルデータ“0”は、ポジティブセルMCPがセルデータ“0”、ネガティブセルMCNがセルデータ“1”を保持する状態である。図6(b)に示すように、ツインセルデータ“1”はポジティブセルMCPがセルデータ“1”、ネガティブセルMCNがセルデータ“0”を保持する状態である。図6(c)に示すように、ツインセルのポジティブセルMCPおよびネガティブセルMCNが共にセルデータ“1”を保持する状態はイニシャライズ状態であり、ツインセルデータは不定になる。イニシャライズ状態は、ブランク消去状態ともいう。   As shown in FIG. 6A, the twin cell data “0” is a state in which the positive cell MCP holds the cell data “0” and the negative cell MCN holds the cell data “1”. As shown in FIG. 6B, the twin cell data “1” is a state in which the positive cell MCP holds the cell data “1” and the negative cell MCN holds the cell data “0”. As shown in FIG. 6C, the state in which the positive cell MCP and the negative cell MCN of the twin cell both hold the cell data “1” is an initialized state, and the twin cell data becomes indefinite. The initialized state is also called a blank erase state.

ツインセルデータ“0”の状態およびツインセルデータ“1”の状態からイニシャライズ状態にすることをツインセルデータの消去という。また、イニシャライズ状態からツインセルデータ“1”保持状態またはツインセルデータ“0”保持状態にすることを通常の書込みという。   Switching from the state of twin cell data “0” and the state of twin cell data “1” to the initialized state is called erasing of the twin cell data. Further, changing from the initialized state to the twin cell data “1” holding state or the twin cell data “0” holding state is called normal writing.

ツインセルデータの消去時には、一旦、ポジティブセルMCPとネガティブセルMCNの両方のセルデータを“0”にする処理(プレライトと呼ぶ)を行なってから、消去パルスを印加して両方のセルデータを“1”にする処理が行なわれる。プレライトでは、ポジティブセルMCPとネガティブセルMCNの両方に対して、印加する電圧を通常の書込み時よりも小さくする、または書込みパルスを与える期間を短くすることによって、通常の書込み時よりも弱い書込みを行なう。プレライトでは、閾値電圧が小さい方のメモリセルの閾値電圧の増加量が、通常の書込み時の閾値電圧Vthの増加量よりも小さい。プレライトを実施する目的は、ポジティブセルMCPとネガティブセルMCNの間の消去ストレスのばらつきを小さくし、リテンション特性悪化を抑制するためである。プレライトによるストレスが、通常の書込みによるストレスよりも大きくならないよう、プレライト時には、図5に示した一般的な通常の書込み(Vth増加)のときの電圧よりも小さい電圧が与えられる。   When erasing twin cell data, the cell data of both the positive cell MCP and the negative cell MCN is temporarily set to “0” (referred to as pre-write), and then the erase pulse is applied to both cell data. Processing to set “1” is performed. In pre-write, for both the positive cell MCP and the negative cell MCN, the applied voltage is made smaller than that during normal writing, or the writing pulse is weakened by shortening the period during which the writing pulse is applied. To do. In the pre-write, the increase amount of the threshold voltage of the memory cell having the smaller threshold voltage is smaller than the increase amount of the threshold voltage Vth during normal writing. The purpose of performing the pre-write is to reduce variations in erasing stress between the positive cell MCP and the negative cell MCN and to suppress deterioration of the retention characteristics. In order to prevent the stress due to prewrite from becoming greater than the stress due to normal write, a voltage smaller than the voltage during general normal write (increase Vth) shown in FIG. 5 is applied during prewrite.

図7(a)は、ツインセルデータ“0”を消去する際のシーケンスを表わす図である。
図7(a)に示すように、ツインセルデータ“0”の消去を実行する場合に、プレライトによって、両方のセルが共にセルデータ“1”を保持するイニシャライズ状態となるが、消去前はポジティブセルMCPの閾値電圧Vthの方がネガティブセルMCNの閾値電圧Vthよりも大きいため、消去後でもこの関係が維持される可能性が想定される。この関係が維持された状態で読出しを実施すると、イニシャライズ状態にも関わらずポジティブセルMCPとネガティブセルMCNの閾値電圧Vthに差があるために、不定値ではなく実質的に直前のツインセルデータ“0”と等しいデータ“0”を読出してしまう可能性がある。
FIG. 7A shows a sequence for erasing twin cell data “0”.
As shown in FIG. 7A, when the erase of the twin cell data “0” is executed, both cells are initialized by the prewrite, but before the erase, Since the threshold voltage Vth of the positive cell MCP is larger than the threshold voltage Vth of the negative cell MCN, there is a possibility that this relationship is maintained even after erasing. When reading is performed in a state in which this relationship is maintained, the threshold voltage Vth between the positive cell MCP and the negative cell MCN is different regardless of the initialized state. Data “0” equal to “0” may be read.

図7(b)は、ツインセルデータ“1”を消去する際のシーケンスを表わす図である。
図7(b)に示すように、ツインセルデータ“1”の消去を実行する場合に、プレライトによって、両方のセルが共にセルデータ“1”を保持するイニシャライズ状態となるが、消去前はネガティブセルMCNの閾値電圧Vthの方がポジティブセルMCPの閾値電圧Vthよりも大きいため、消去後でもこの関係が維持される可能性が想定される。この直前のツインセルデータ状態で読出しを実施すると、イニシャライズ状態にも関わらず、ポジティブセルMCPとネガティブセルMCNの閾値電圧Vthに差があるために、不定値ではなく実質的に直前のツインセルデータ“1”と等しいデータ“1”を読出してしまう可能性がある。
FIG. 7B shows a sequence for erasing twin cell data “1”.
As shown in FIG. 7B, when the erasure of the twin cell data “1” is executed, both cells are initialized by the pre-write, but before the erasure, Since the threshold voltage Vth of the negative cell MCN is larger than the threshold voltage Vth of the positive cell MCP, there is a possibility that this relationship is maintained even after erasing. When reading is performed in the immediately preceding twin cell data state, the threshold voltage Vth between the positive cell MCP and the negative cell MCN is different regardless of the initialized state. Data “1” equal to “1” may be read.

このように消去したにも関わらず、読む度にデータが定まらないような不定値ではなく、高い確率で直前のツインセルデータと等しいデータが読み出せてしまうとしたら、セキュリティ上問題となる可能性がある。本発明の実施形態では、このような可能性のある問題を解決することを目的とする。   Even if the data is erased in this way, if it is not an undefined value that does not determine the data each time it is read, but data with the same probability as the previous twin cell data can be read with a high probability, this may cause a security problem. There is. The embodiment of the present invention aims to solve such a possible problem.

図4に代表的に示されたツインセルのメモリセルMCP,MCNにおいて、メモリゲートMGは、共通のメモリゲート選択線MGLに接続され、コントロールゲートCGは、共通のワード線WLに接続される。実際には多数のツインセルがマトリクス配置され、行方向の配列単位で対応するメモリゲート選択線MGLおよびワード線WLに接続される。メモリセルMCP,MCNは、列単位でビット線BLP,BLNに接続される。   In the twin-cell memory cells MCP and MCN typically shown in FIG. 4, the memory gate MG is connected to a common memory gate selection line MGL, and the control gate CG is connected to a common word line WL. Actually, a large number of twin cells are arranged in a matrix and connected to the corresponding memory gate selection line MGL and word line WL in an array unit in the row direction. Memory cells MCP and MCN are connected to bit lines BLP and BLN in units of columns.

ワード線WLは、第1行デコーダ(RDEC1)24によって選択される。メモリゲート選択線MGLは、第2行デコーダ(RDEC2)25によって選択される。第1行デコーダ24および第2行デコーダ25による選択動作は、読出しアクセスではHACSPに供給されるアドレス情報などに従い、データの書込み動作および初期化動作ではLACSPに供給されるアドレス情報などに従う。   The word line WL is selected by the first row decoder (RDEC1) 24. The memory gate selection line MGL is selected by the second row decoder (RDEC2) 25. The selection operation by the first row decoder 24 and the second row decoder 25 follows the address information supplied to the HACSP in the read access, and follows the address information supplied to the LACSP in the data write operation and the initialization operation.

書込み列選択回路51は、列デコーダ(CDEC)30のデコード結果に従って、書込み列を選択し、周辺バスPBUSのデータバス(PBUS_D)にインタフェースされる入出力回路(IOBUF)29から送られる書込みデータをスクランブル部35へ出力する。列デコーダ30の選択動作は、LACSPに供給されるアドレス情報などに従う。   The write column selection circuit 51 selects a write column according to the decoding result of the column decoder (CDEC) 30, and writes write data sent from the input / output circuit (IOBUF) 29 interfaced to the data bus (PBUS_D) of the peripheral bus PBUS. Output to the scramble unit 35. The selection operation of the column decoder 30 follows address information supplied to the LACSP.

スクランブル部35は、書込み列選択回路51から送られる書込みデータをスクランブル処理して、スクランブル処理された書込みデータを書込みラッチ部36に送る。   The scramble unit 35 scrambles the write data sent from the write column selection circuit 51 and sends the scrambled write data to the write latch unit 36.

書込みラッチ部36は、スクランブル処理された書込みデータをラッチし、選択された書込み列のビット線BLP,BLNのいずれかに書込み電流が流れるようにすることによって、選択された書込み列のメモリセルMCP,MCNのいずれかに対して書込みを行なう(すなわち、閾値電圧Vthを上げる)。   The write latch unit 36 latches the scrambled write data and allows a write current to flow through either of the bit lines BLP and BLN of the selected write column, thereby causing the memory cell MCP of the selected write column to , MCN is written (that is, the threshold voltage Vth is increased).

ベリファイ部33は、選択された書込み列のビット線BLP,BLNの電圧と、書込みラッチ部36に保持されているスクランブル処理された書込みデータに従って、メモリセルMCP,MCNの閾値電圧Vthが書込みベリファイレベルよりも大きいか否かの検証を実行する。書込みベリファイ結果は、周辺データバスPBUS_Dを通じてフラッシュシーケンサ7に供給される。   The verify unit 33 determines that the threshold voltage Vth of the memory cells MCP and MCN is at the write verify level according to the voltages of the bit lines BLP and BLN of the selected write column and the scrambled write data held in the write latch unit 36. To verify if it is greater than. The write verify result is supplied to the flash sequencer 7 through the peripheral data bus PBUS_D.

ベリファイ部33は、消去ベリファイを実行する。消去ベリファイにおいては、消去対象領域の各ツインセルを構成するメモリセルMCP,MCNの両方の閾値電圧Vthが消去ベリファイレベルよりも小さいか否かの検証が行なわれる。消去ベリファイ結果は、周辺データバスPBUS_Dを通じてフラッシュシーケンサ7に供給される。   The verify unit 33 executes erase verify. In the erase verify, it is verified whether or not the threshold voltage Vth of both the memory cells MCP and MCN constituting each twin cell in the erase target area is lower than the erase verify level. The erase verify result is supplied to the flash sequencer 7 through the peripheral data bus PBUS_D.

メモリセルMCPと接続されるビット線BLPおよびメモリセルMCNに接続されるビット線BLNは、列選択&増幅部37に接続される。   The bit line BLP connected to the memory cell MCP and the bit line BLN connected to the memory cell MCN are connected to the column selection & amplification unit 37.

列選択&増幅部37は、読出し列を選択する。列選択&増幅部37は、選択された読出し列のビット線BLP,BLNの電圧の差を増幅することによって、選択された読出し列のメモリセルMCP,MCNのツインセルデータを読出す。   The column selection & amplification unit 37 selects a read column. The column selection & amplification unit 37 reads the twin cell data of the memory cells MCP and MCN of the selected read column by amplifying the voltage difference between the bit lines BLP and BLN of the selected read column.

ディスクランブル部38は、列選択&増幅部37から出力される読出されたツインセルデータをディスクランブル処理して、出力バッファ(OBUF)26を介して高速バスHBUSのデータバスHBUS_Dに出力する。   The descrambling unit 38 descrambles the read twin cell data output from the column selection & amplification unit 37 and outputs the data to the data bus HBUS_D of the high-speed bus HBUS via the output buffer (OBUF) 26.

電源回路(VPG)31は、読出し、書込み、初期化に必要な各種動作電圧を生成する。 タイミングジェネレータ(TMG)32は、CPU2等からHACSPに供給されるアクセスストローブ信号、FSQC7からLACSPに供給されるアクセスコマンド等に従って、内部動作タイミングを規定する内部制御信号を生成する。   The power supply circuit (VPG) 31 generates various operation voltages necessary for reading, writing, and initialization. The timing generator (TMG) 32 generates an internal control signal that defines internal operation timing according to an access strobe signal supplied from the CPU 2 or the like to the HACSP, an access command supplied from the FSQC 7 to the LACSP, or the like.

フラッシュメモリの制御部は、フラッシュシーケンサ(FSQC)7とタイミングジェネレータ(TMG)32によって構成される。   The control unit of the flash memory includes a flash sequencer (FSQC) 7 and a timing generator (TMG) 32.

図8は、第2の実施形態の半導体装置におけるツインセルデータの書込みおよび読出しに携わる主要な構成要素を表わす図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating main components involved in writing and reading twin cell data in the semiconductor device of the second embodiment.

図8に示すように、第2の実施形態の半導体装置は、正規部100と、拡張部101とを備える。   As shown in FIG. 8, the semiconductor device of the second embodiment includes a normal unit 100 and an expansion unit 101.

正規部100は、書込み列選択回路51と、スクランブラー61_1〜61_Nと、インバータIVN_1〜IVN_Nと、書込みラッチ回路62P_1〜62P_N,62N_1〜62N_Nと、正規マットNMAT1と、読出し列選択回路&センスアンプ64と、ディスクランブラー65_1〜65_Nとを備える。   The normal unit 100 includes a write column selection circuit 51, scramblers 61_1 to 61_N, inverters IVN_1 to IVN_N, write latch circuits 62P_1 to 62P_N, 62N_1 to 62N_N, a normal mat NMAT1, a read column selection circuit & sense amplifier 64. And descramblers 65_1 to 65_N.

拡張部101は、スクランブルデータ発生回路52と、インバータIVE_1〜IVE_Nと、書込みラッチ回路63P_1〜63P_N,63N_1〜63N_Nと、拡張マットEMAT1と、読出し列選択回路&センスアンプ66とを備える。   The expansion unit 101 includes a scramble data generation circuit 52, inverters IVE_1 to IVE_N, write latch circuits 63P_1 to 63P_N, 63N_1 to 63N_N, an expansion mat EMAT1, and a read column selection circuit & sense amplifier 66.

スクランブラー61_1〜61_Nは、図4のスクランブル部35を構成する。ディスクランブラー65_1〜65_Nは、図4のディスクランブル部38を構成する。書込みラッチ回路62P_1〜62P_N,62N_1〜62N_N,63P_1〜63P_N,63N_1〜63N_Nは、図4の書込みラッチ部36を構成する。読出し列選択回路&センスアンプ64,66は、図4の列選択&増幅部37を構成する。   The scramblers 61_1 to 61_N constitute the scrambler 35 in FIG. The descramblers 65_1 to 65_N constitute the descramble unit 38 of FIG. The write latch circuits 62P_1 to 62P_N, 62N_1 to 62N_N, 63P_1 to 63P_N, and 63N_1 to 63N_N constitute the write latch unit 36 of FIG. The read column selection circuit & sense amplifiers 64 and 66 constitute the column selection & amplification unit 37 of FIG.

スクランブルデータ発生回路52は、NビットのスクランブルデータS1〜SNを発生する。各ビットSiは、書込みラッチ回路63P_iへ送られるとともに、インバータIVE_iを経由して書込みラッチ回路63N_iへ送られる。   The scramble data generation circuit 52 generates N-bit scramble data S1 to SN. Each bit Si is sent to the write latch circuit 63P_i and also sent to the write latch circuit 63N_i via the inverter IVE_i.

スクランブルデータ発生回路52は、第1行デコーダ(RDEC1)24および第2行デコーダ(RDEC2)25によって選択される行が同一の書込みデータに対して、同一のスクランブルデータ(S1〜SN)を出力し、選択される行が互いに異なる書込みデータに対しては、互いに異なるスクランブルデータ(S1〜SN)を出力する。   The scramble data generation circuit 52 outputs the same scramble data (S1 to SN) for the write data having the same row selected by the first row decoder (RDEC1) 24 and the second row decoder (RDEC2) 25. , Scrambled data (S1 to SN) that are different from each other are output for write data that is selected in different rows.

スクランブルデータ発生回路52は、発生したスクランブルデータが(S1〜SN)がEMAT1に未だ書込まれていない場合に、スクランブルデータ(S1〜SN)を書込みラッチ回路63P_1〜63P_N,63N_1〜63N_Nへ出力する。   The scramble data generation circuit 52 outputs the scramble data (S1 to SN) to the write latch circuits 63P_1 to 63P_N and 63N_1 to 63N_N when the generated scramble data (S1 to SN) is not yet written in EMAT1. .

正規マットNMAT1は、複数個のツインセルMTC(i,j)を備える。ただし、iは列を表わし、1〜Nとする。jは、行を表わし、1〜Lとする。ツインセルMTC(i,j)は、ポジティブセルMCP(i,j)とネガティブセルMCN(i,j)を含む。ポジティブセルMCP(i,j)は、ビット線BLNP_iと接続する。ネガティブセルMCN(i,j)は、ビット線BLNN_iと接続する。   The regular mat NMAT1 includes a plurality of twin cells MTC (i, j). However, i represents a column and is 1 to N. j represents a line and is 1 to L. Twin cell MTC (i, j) includes positive cell MCP (i, j) and negative cell MCN (i, j). Positive cell MCP (i, j) is connected to bit line BLNP_i. Negative cell MCN (i, j) is connected to bit line BLNN_i.

拡張マットEMAT1は、複数個のツインセルETC(i,j)を備える。ただし、iは列を表わし、1〜Nとする。jは、行を表わし、1〜Lとする。ツインセルETC(i,j)は、ポジティブセルEMCP(i,j)とネガティブセルEMCN(i,j)を含む。ポジティブセルEMCP(i,j)は、ビット線BLEP_iと接続する。ネガティブセルEMCN(i,j)は、ビット線BLEN_iと接続する。   The expansion mat EMAT1 includes a plurality of twin cells ETC (i, j). However, i represents a column and is 1 to N. j represents a line and is 1 to L. The twin cell ETC (i, j) includes a positive cell EMCP (i, j) and a negative cell EMCN (i, j). The positive cell EMCP (i, j) is connected to the bit line BLEP_i. The negative cell EMCN (i, j) is connected to the bit line BLEN_i.

正規マットNMAT1のツインセルMTC(i,j)(i=1〜N、j=1〜L)のツインセルデータが消去されるときには、拡張マットEMAT1のツインセルETC(i,j)(i=1〜N、j=1〜L)のツインセルデータも消去される。   When the twin cell data of the twin cell MTC (i, j) (i = 1 to N, j = 1 to L) of the normal mat NMAT1 is erased, the twin cell ETC (i, j) (i = 1 to 1) of the expansion mat EMAT1 N, j = 1 to L) twin cell data is also erased.

書込み列選択回路51は、正規マットNMAT1の第1列〜第N列のうちのデータを書込む列を選択する。書込み列選択回路51は、選択した列がjの場合には、選択した列jに対応するスクランブラー61_jに、入出力回路(IOBUF)29から送られる1ビットの書込みデータを出力する。   The write column selection circuit 51 selects a column in which data is written from the first column to the Nth column of the normal mat NMAT1. When the selected column is j, the write column selection circuit 51 outputs 1-bit write data sent from the input / output circuit (IOBUF) 29 to the scrambler 61_j corresponding to the selected column j.

スクランブラー61_i(i=1〜N)は、スクランブルデータ発生回路52からNビットのスクランブルデータS1〜SNのうちの1ビットSiを受ける。スクランブラー61_iは、書込み列選択回路51から1ビットの書込みデータDが送られてきたときには、Siで1ビットの書込みデータをスクランブル処理する。スクランブル処理された書込みデータDSiは、書込みラッチ回路62P_iへ送られるとともに、インバータIVN_iを経由して書込みラッチ回路62N_iへ送られる。   The scrambler 61_i (i = 1 to N) receives 1 bit Si of the N bits of scrambled data S1 to SN from the scramble data generation circuit 52. The scrambler 61_i scrambles the 1-bit write data with Si when the 1-bit write data D is sent from the write column selection circuit 51. The scrambled write data DSi are sent to the write latch circuit 62P_i and also sent to the write latch circuit 62N_i via the inverter IVN_i.

スクランブル処理とは、スクランブルデータを用いて書込みデータを可逆的に変換することを意味する。ディスクランブル処理とは、スクランブルデータを用いてスクランブル処理後のデータを変換することによって元の書込みデータを得ることを意味する。   Scramble processing means reversibly converting write data using scramble data. The descrambling process means obtaining original write data by converting the scrambled data using the scrambled data.

スクランブル処理の方式の一例では、スクランブル処理によって書込みデータとスクランブルデータの排他的論理和をとり、ディスクランブル処理によってスクランブル処理後のデータとスクランブルデータの排他的論理和をとり元の書込みデータを得る。ここで、N個のスクランブラー61_i(i=1〜N)によるスクランブル処理の方式のすべてが同一であってもよいし、すべてが異なっていてもよいし、同一のものと相違するものとが混在していてもよい。   In an example of the scramble processing method, exclusive OR of write data and scramble data is obtained by scramble processing, and original write data is obtained by exclusive OR of scrambled data and scramble data by descrambling processing. Here, all of the scramble processing methods by the N scramblers 61_i (i = 1 to N) may be the same, all may be different, or different from the same. It may be mixed.

書込みラッチ回路62P_i(i=1〜N)は、スクランブラー61_iから送られるスクランブル処理された書込みデータDSiが「0」の場合には、書込みパルスWPLSが活性化された期間、ビット線BLNP_iを接地電圧Vssと接続させることによって、ビット線BLNP_iに書込み電流が流れるようにする。これによって、選択された行kのメモリセルMCP(i,k)の閾値電圧Vthが増加し、セルデータ「0」が書込まれる。   The write latch circuit 62P_i (i = 1 to N) grounds the bit line BLNP_i while the write pulse WPLS is activated when the scrambled write data DSi sent from the scrambler 61_i is “0”. By connecting to the voltage Vss, a write current flows through the bit line BLNP_i. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cell MCP (i, k) in the selected row k increases, and cell data “0” is written.

書込みラッチ回路62P_i(i=1〜N)は、スクランブラー61_iから送られるスクランブル処理された書込みデータDSiが「1」の場合には、ビット線BLNP_iを電源電圧VDDと接続させることによって、ビット線BLNP_iに書込み電流が流れないようにする。これによって、選択された行kのメモリセルMCP(i,k)の閾値電圧Vthが変化しない。   When the scrambled write data DSi sent from the scrambler 61_i is “1”, the write latch circuit 62P_i (i = 1 to N) connects the bit line BLNP_i to the power supply voltage VDD. A write current is prevented from flowing through BLNP_i. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cell MCP (i, k) in the selected row k does not change.

書込みラッチ回路62N_i(i=1〜N)は、インバータIVN_iから送られるスクランブル処理された書込みデータの反転データ/DSiが「0」の場合には、書込みパルスWPLSが活性化された期間、ビット線BLNN_iを接地電圧Vssと接続させることによって、ビット線BLNN_iに書込み電流が流れるようにする。これによって、選択された行kのメモリセルMCN(i,k)の閾値電圧Vthが増加し、セルデータ「0」が書込まれる。   When the inverted data / DSi of the scrambled write data sent from the inverter IVN_i is “0”, the write latch circuit 62N_i (i = 1 to N) has the bit line during the period when the write pulse WPLS is activated. By connecting BLNN_i to the ground voltage Vss, a write current flows through the bit line BLNN_i. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cell MCN (i, k) in the selected row k increases, and cell data “0” is written.

書込みラッチ回路62N_i(i=1〜N)は、インバータIVN_iから送られるスクランブル処理された書込みデータの反転データ/DSiが「1」の場合には、ビット線BLNN_iを電源電圧VDDと接続させることによって、ビット線BLNN_iに書込み電流が流れないようにする。これによって、選択された行kのメモリセルMCN(i,k)の閾値電圧Vthが変化しない。   The write latch circuit 62N_i (i = 1 to N) connects the bit line BLNN_i to the power supply voltage VDD when the inverted data / DSi of the scrambled write data sent from the inverter IVN_i is “1”. The write current is prevented from flowing through the bit line BLNN_i. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cell MCN (i, k) in the selected row k does not change.

読出し列選択回路&センスアンプ64は、正規マットNMAT1の第1列〜第N列のうちのデータを読出す列を選択する。読出し列選択回路&センスアンプ64は、選択した列がjの場合には、ビット線BLNP_jの電圧とビット線BLNN_jの電圧の差を増幅して、スクランブル処理されたツインセルデータを読出して、ディスクランブラー65_jへ出力する。第1行デコーダ(RDEC1)24および第2行デコーダ(RDEC2)25によって選択された行がk行の場合には、ツインセルMTC(j,k)のスクランブル処理された書込みデータRDSjが読出される。ツインセルMTC(j,k)にスクランブル処理された書込みデータDSjが書込まれた後、ツインセルMTC(j,k)のデータが消去されなかった場合に、読出されたデータRDSjはDSjと等しくなる。一方、ツインセルMTC(j,k)のデータが消去された後に、ツインセルMTC(j、k)からデータが読出された場合には、読出されたデータRDSjは、本来は不定値となるはずであるが、図7を用いて説明したように、DSjと等しくなる場合がある。   The read column selection circuit & sense amplifier 64 selects a column from which data is read from the first column to the Nth column of the normal mat NMAT1. When the selected column is j, the read column selection circuit & sense amplifier 64 amplifies the difference between the voltage of the bit line BLNP_j and the voltage of the bit line BLNN_j, reads the scrambled twin cell data, and Output to the tumbler 65_j. When the row selected by the first row decoder (RDEC1) 24 and the second row decoder (RDEC2) 25 is k rows, the scrambled write data RDSj of the twin cell MTC (j, k) is read out. After the scrambled write data DSj is written in the twin cell MTC (j, k), when the data in the twin cell MTC (j, k) is not erased, the read data RDSj becomes equal to DSj. On the other hand, when data is read from twin cell MTC (j, k) after data in twin cell MTC (j, k) is erased, read data RDSj should be originally an indefinite value. May be equal to DSj as described with reference to FIG.

書込みラッチ回路63P_i(i=1〜N)は、スクランブルデータ発生回路52からNビットのスクランブルデータS1〜SNのうちの1ビットSiを受ける。書込みラッチ回路63P_iは、Siが「0」の場合には、書込みパルスWPLSが活性化された期間、ビット線BLEP_iを接地電圧Vssと接続させることによって、ビット線BLEP_iに書込み電流が流れるようにする。これによって、選択された行kのメモリセルEMCP(i,k)の閾値電圧Vthが増加し、セルデータ「0」が書込まれる。   Write latch circuit 63P_i (i = 1 to N) receives 1 bit Si of N bits of scrambled data S1 to SN from scramble data generation circuit 52. When Si is “0”, the write latch circuit 63P_i causes the write current to flow through the bit line BLEP_i by connecting the bit line BLEP_i to the ground voltage Vss while the write pulse WPLS is activated. . As a result, the threshold voltage Vth of the memory cell EMCP (i, k) in the selected row k increases, and cell data “0” is written.

書込みラッチ回路63P_i(i=1〜N)は、Siが「1」の場合には、ビット線BLEP_iを電源電圧VDDと接続させることによって、ビット線BLEP_iに書込み電流が流れないようにする。これによって、選択された行kのメモリセルEMCP(i,k)の閾値電圧Vthが変化しない。   The write latch circuit 63P_i (i = 1 to N) prevents the write current from flowing through the bit line BLEP_i by connecting the bit line BLEP_i to the power supply voltage VDD when Si is “1”. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cell EMCP (i, k) in the selected row k does not change.

書込みラッチ回路63N_i(i=1〜N)は、インバータIVE_iから送られるNビットのスクランブルデータS1〜SNのうちの1ビットSiの反転値/Siを受ける。書込みラッチ回路63N_iは、/Siが「0」の場合には、書込みパルスWPLSが活性化された期間、ビット線BLEN_iを接地電圧Vssと接続させることによって、ビット線BLEN_iに書込み電流が流れるようにする。これによって、選択された行kのメモリセルEMCN(i,k)の閾値電圧Vthが増加し、セルデータ「0」が書込まれる。   Write latch circuit 63N_i (i = 1 to N) receives inverted value / Si of 1-bit Si among N-bit scrambled data S1 to SN sent from inverter IVE_i. When / Si is “0”, the write latch circuit 63N_i connects the bit line BLEN_i to the ground voltage Vss while the write pulse WPLS is activated so that the write current flows through the bit line BLEN_i. To do. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cell EMCN (i, k) in the selected row k increases, and the cell data “0” is written.

書込みラッチ回路63N_i(i=1〜N)は、/Siが「1」の場合には、ビット線BLNN_iを電源電圧VDDと接続させることによって、ビット線BLEN_iに書込み電流が流れないようにする。これによって、選択された行kのメモリセルEMCN(i,k)の閾値電圧Vthが変化しない。   The write latch circuit 63N_i (i = 1 to N) prevents the write current from flowing through the bit line BLEN_i by connecting the bit line BLNN_i to the power supply voltage VDD when / Si is “1”. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cell EMCN (i, k) in the selected row k does not change.

読出し列選択回路&センスアンプ66は、拡張マットEMAT1の第1列〜第N列のうちのデータを読出す列を選択する。読出し列選択回路&センスアンプ66は、選択した列がjの場合には、ビット線BLEP_jの電圧とビット線BLEN_jの電圧の差を増幅し、スクランブルデータを読出して、読出されたスクランブルデータをディスクランブラー65_jへ出力する。第1行デコーダ(RDEC1)24および第2行デコーダ(RDEC2)25によって選択された行がk行の場合には、ツインセルETC(j,k)のスクランブルデータRSjが出力される。ツインセルETC(j,k)にスクランブルデータSjが書込まれた後、ツインセルETC(j,k)のデータが消去されなかった場合に、読出されたツインセルデータRSjはSjと等しくなる。一方、ツインセルETC(j,k)のデータが消去された後に、ツインセルETC(j、k)からデータが読出された場合には、読出されたデータRSjは、本来は不定値となるはずであるが、図7を用いて説明したように、Sjと等しくなる場合がある。   The read column selection circuit & sense amplifier 66 selects a column from which data is read out of the first column to the Nth column of the expansion mat EMAT1. When the selected column is j, the read column selection circuit & sense amplifier 66 amplifies the difference between the voltage of the bit line BLEP_j and the voltage of the bit line BLEN_j, reads the scrambled data, and reads the scrambled data into the disk Output to the tumbler 65_j. When the row selected by the first row decoder (RDEC1) 24 and the second row decoder (RDEC2) 25 is k rows, the scrambled data RSj of the twin cell ETC (j, k) is output. After the scrambled data Sj is written in the twin cell ETC (j, k), when the data of the twin cell ETC (j, k) is not erased, the read twin cell data RSj becomes equal to Sj. On the other hand, when data is read from the twin cell ETC (j, k) after the data in the twin cell ETC (j, k) is erased, the read data RSj should originally be an indefinite value. May be equal to Sj as described with reference to FIG.

ディスクランブラー65_i(i=1〜N)は、読出し列選択回路&センスアンプ64から出力された1ビットのスクランブル処理されたツインセルデータRDSiを、読出し列選択回路&センスアンプ66から出力された1ビットのスクランブルデータRSiを用いてディスクランブル処理して、出力バッファ(OBUF)26へ出力する。   The descrambler 65_i (i = 1 to N) outputs the 1-bit scrambled twin cell data RDSi output from the read column selection circuit & sense amplifier 64 and the 1 output from the read column selection circuit & sense amplifier 66. The descrambling process is performed using the bit scrambled data RSi, and the result is output to the output buffer (OBUF) 26.

ここで、N個のディスクランブラー65_i(i=1〜N)によるディスクランブル処理の方式のすべてが同一であってもよいし、すべてが異なっていてもよいし、同一のものと相違するものとが混在していてもよい。ただし、ディスクランブラー65_i(i=1〜N)によるディスクランブル処理の方式は、対応するスクランブラー61_iにおいてスクラブルデータSiを用いて変換された書込みデータDSiを同一のスクランブルデータSiを用いて元の書込みデータDに復元できるものでなくてはならない。 Here, all of the descrambling methods by N descramblers 65_i (i = 1 to N) may be the same, all may be different, or different from the same. May be mixed. However, methods of descramble processing by the descrambler 65_i (i = 1~N) is based on the converted write data DSi with scrubber down table data Si in the corresponding scrambler 61_i using the same scramble data Si Must be able to be restored to the write data D.

以上のように、本実施の形態によれば、スクランブル処理された書込みデータが正規マットに書込まれ、消去されていない場合には、スクランブル処理された書込みデータとスクランブルデータが正しく読出されるので、ディスクランブル処理によって書込みデータを正常に復元することができる。   As described above, according to the present embodiment, when the scrambled write data is written to the regular mat and is not erased, the scrambled write data and the scrambled data are correctly read out. The write data can be normally restored by the descrambling process.

スクランブル処理された書込みデータが正規マットに書込まれ、消去された場合には、スクランブルデータも拡張マットから消去される。この状態でも、消去前のスクランブル処理された書込みデータと、消去前のスクランブルデータの両方が読出される可能性はあるが、その確率は低いので、ディスクランブル処理によって書込みデータが復元される確率を低くすることができる。   When the scrambled write data is written to the regular mat and erased, the scrambled data is also erased from the expansion mat. Even in this state, there is a possibility that both the scrambled write data before erasure and the scrambled data before erasure may be read, but since the probability is low, the probability that the write data is restored by the descrambling process is increased. Can be lowered.

[第2の実施形態の変形例]
第2の実施形態では、書込み列選択回路51で選択された列、第1行デコーダ(RDEC1)24および第2行デコーダ(RDEC2)25によって選択された行のツインセルに1ビットのスクランブル処理された書込みデータが書込まれることとしたが、これに限定されるものではない。外部からNビットの書込みデータが入力され、第1行デコーダ(RDEC1)24および第2行デコーダ(RDEC2)25によって選択された行のすべての列のそれぞれに、1ビットのスクランブル処理された書込みデータが書込まれることとしてもよい。
[Modification of Second Embodiment]
In the second embodiment, the bit selected by the write column selection circuit 51 and the twin cells in the row selected by the first row decoder (RDEC1) 24 and the second row decoder (RDEC2) 25 are scrambled by 1 bit. The write data is written, but the present invention is not limited to this. 1-bit scrambled write data is input to all the columns of the row selected by the first row decoder (RDEC1) 24 and the second row decoder (RDEC2) 25 when N-bit write data is input from the outside. May be written.

また、第2の実施形態では、スクランブラー61_iおよびディスクランブラー65_iは、1ビットのデータSiを用いて書込みデータをスクランブル処理およびディスクランブル処理することとしたが、これに限定するものではない。スクランブラー61_iおよびディスクランブラー65_iは、Nビットのスクランブルデータ(S1〜SN)のうちの複数ビットを用いて書込みデータをスクランブル処理およびディスクランブル処理することとしてもよい。
[第3の実施形態]
図9は、第3の実施形態の半導体装置におけるツインセルデータの書込みおよび読出しに携わる主要な構成要素を表わす図である。
In the second embodiment, the scrambler 61_i and the descrambler 65_i use the 1-bit data Si to scramble and descramble the write data. However, the present invention is not limited to this. The scrambler 61_i and the descrambler 65_i may scramble and descramble the write data using a plurality of bits of the N-bit scramble data (S1 to SN).
[Third Embodiment]
FIG. 9 is a diagram illustrating main components involved in writing and reading twin cell data in the semiconductor device of the third embodiment.

図9の半導体装置が、図8の第2の実施形態の半導体装置と相違する点は、以下である。図8の半導体装置の正規部100が、N個のスクランブラー61_1〜61_NとN個のディスクランブラー65_1〜65_Nを備えたのに対して、図8の半導体装置の正規部200が、1個のスクランブラー71と1個のディスクランブラー75を備える点である。   The semiconductor device of FIG. 9 is different from the semiconductor device of the second embodiment of FIG. 8 as follows. 8 includes N scramblers 61_1 to 61_N and N descramblers 65_1 to 65_N, whereas the regular part 200 of the semiconductor device in FIG. The scrambler 71 and one descrambler 75 are provided.

スクランブラー71は、スクランブルデータ発生回路52からNビットのスクランブルデータS1〜SNを受ける。スクランブラー71は、書込み列選択回路51が選択した列がiで、書込み列選択回路51から1ビットの書込みデータDが送られてきたときには、Siで1ビットの書込みデータをスクランブル処理する。スクランブル処理された書込みデータDSiは、書込みラッチ回路62P_iへ送られるとともに、インバータIVN_iを経由して書込みラッチ回路62N_iへ送られる。   The scrambler 71 receives N-bit scramble data S <b> 1 to SN from the scramble data generation circuit 52. When the column selected by the write column selection circuit 51 is i and 1-bit write data D is sent from the write column selection circuit 51, the scrambler 71 scrambles the 1-bit write data with Si. The scrambled write data DSi are sent to the write latch circuit 62P_i and also sent to the write latch circuit 62N_i via the inverter IVN_i.

ディスクランブラー75は、読出し列選択回路&センスアンプ64から出力された1ビットのスクランブル処理されたツインセルデータRDSiを、読出し列選択回路&センスアンプ66から出力された1ビットのスクランブルデータRSiを用いてディスクランブル処理して、出力バッファ(OBUF)26へ出力する。ここで、ディスクランブラー75によるディスクランブル処理の方式は、スクランブラー71においてスクラブルデータSiを用いて変換された書込みデータDSiを同一のスクランブルデータSiを用いて元の書込みデータDに復元できるものでなくてはならない。   The descrambler 75 uses the 1-bit scrambled twin cell data RDSi output from the read column selection circuit & sense amplifier 64 and the 1-bit scramble data RSi output from the read column selection circuit & sense amplifier 66. The descrambling process is then performed and output to the output buffer (OBUF) 26. Here, the method of the descrambling process by the descrambler 75 cannot restore the write data DSi converted by using the scramble data Si in the scrambler 71 to the original write data D by using the same scramble data Si. must not.

以上のように、本実施の形態によれば、1個のスクランブラー71および1個のディスクランブラー75によって、N個の列の書込みデータのスクランブル処理およびディスクランブル処理を行なうので、回路の規模を第2の実施形態よりも小さくすることができる。   As described above, according to the present embodiment, the scramble process and the descramble process for N columns of write data are performed by one scrambler 71 and one descrambler 75, so that the circuit scale is reduced. It can be made smaller than in the second embodiment.

[第3の実施形態の変形例]
第3の実施形態においても、第2の実施形態の変形例と同様に、外部からNビットの書込みデータが入力され、第1行デコーダ(RDEC1)24および第2行デコーダ(RDEC2)25によって選択された行のすべての列のそれぞれに、1ビットのスクランブル処理された書込みデータが書込まれることとしてもよい。
[Modification of Third Embodiment]
In the third embodiment, similarly to the modification of the second embodiment, N-bit write data is input from the outside and is selected by the first row decoder (RDEC1) 24 and the second row decoder (RDEC2) 25. 1-bit scrambled write data may be written in each of all the columns in the row.

また、スクランブラー71およびディスクランブラー75は、Nビットのスクランブルデータ(S1〜SN)のうちの複数ビットを用いて書込みデータをスクランブル処理およびディスクランブル処理することとしてもよい。
[第4の実施形態]
図10は、第4の実施形態の半導体装置におけるツインセルデータの書込みおよび読出しに携わる拡張部の構成を表わす図である。正規部については、第2の実施形態と同様なので説明を繰り返さない。
The scrambler 71 and the descrambler 75 may scramble and descramble the write data using a plurality of bits of the N-bit scramble data (S1 to SN).
[Fourth Embodiment]
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an extension unit involved in writing and reading of twin cell data in the semiconductor device of the fourth embodiment. Since the normal part is the same as that of the second embodiment, the description will not be repeated.

拡張部301は、図8の第2の実施形態の半導体装置の拡張部101と相違する点は、以下である。   The extension unit 301 is different from the extension unit 101 of the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIG.

図8の拡張部101が、2N個の書込みラッチ回路63P_1〜63P_N,63N_1〜6N_Nを備えるのに対して、図10の拡張部301が、6N個の書込みラッチ回路73P1_1〜73P1_N,73P2_1〜73P2_N,73P3_1〜73P3_N,73N1_1〜73N1_N,73N2_1〜73N2_N,73N3_1〜73N3_Nを備える。 8 includes 2N write latch circuits 63P_1 to 63P_N and 63N_1 to 6 3 N_N, whereas the expansion unit 301 illustrated in FIG. 10 includes 6N write latch circuits 73P1_1 to 73P1_N and 73P2_1. 73P2_N, 73P3_1 to 73P3_N, 73N1_1 to 73N1_N, 73N2_1 to 73N2_N, 73N3_1 to 73N3_N.

図8の拡張部101の拡張マットEMAT1が、N×L個のツインセルETC(i,j)を備える(ただし、iは1〜N、j=1〜L)のに対して、図10の拡張部301の拡張マットEMAT2が、3N×L個のツインセルETC(s,i,j)を備える(ただし、s=1〜3、i=1〜N、j=1〜L)。   The expansion mat EMAT1 of the expansion unit 101 in FIG. 8 includes N × L twin cells ETC (i, j) (where i is 1 to N, j = 1 to L), whereas the expansion mat EMAT1 in FIG. The expansion mat EMAT2 of the unit 301 includes 3N × L twin cells ETC (s, i, j) (where s = 1 to 3, i = 1 to N, j = 1 to L).

ツインセルETC(s,i,j)は、ポジティブセルEMCP(s,i,j)とネガティブセルEMCN(s,i,j)を含む。ポジティブセルEMCP(s,i,j)は、ビット線BLEPs_iと接続する。ネガティブセルEMCN(s,i,j)は、ビット線BLENs_iと接続する。   The twin cell ETC (s, i, j) includes a positive cell EMCP (s, i, j) and a negative cell EMCN (s, i, j). The positive cell EMCP (s, i, j) is connected to the bit line BLEPs_i. The negative cell EMCN (s, i, j) is connected to the bit line BLENs_i.

スクランブルデータ発生回路52は、NビットのスクランブルデータS1〜SNを発生する。各ビットSiは、書込みラッチ回路73P1_i,73P2_i,73P3_iへ送られるとともに、インバータIVE_iを経由して書込みラッチ回路73N1_i,73N2_i,73N3_iへ送られる。   The scramble data generation circuit 52 generates N-bit scramble data S1 to SN. Each bit Si is sent to the write latch circuits 73P1_i, 73P2_i, 73P3_i, and is also sent to the write latch circuits 73N1_i, 73N2_i, 73N3_i via the inverter IVE_i.

書込みラッチ回路73P1_i,73P2_i,73P3_iは、スクランブルデータ発生回路52からNビットのスクランブルデータS1〜SNのうちの1ビットSiを受ける。書込みラッチ回路73P1_i,73P2_i,73P3_iは、Siが「0」の場合には、書込みパルスWPLSが活性化された期間、ビット線BLEP1_i,BLEP2_i,BLEP3_iを接地電圧Vssと接続させることによって、ビット線BLEP1_i,BLEP2_i,BLEP3_iに書込み電流が流れるようにする。これによって、選択された行kのメモリセルEMCP(1,i,k),EMCP(2,i,k),EMCP(3,i,k)の閾値電圧Vthが増加し、セルデータ「0」が書込まれる。   Write latch circuits 73P1_i, 73P2_i, 73P3_i receive 1-bit Si of N-bit scrambled data S1 to SN from scramble data generation circuit 52. When the Si is “0”, the write latch circuits 73P1_i, 73P2_i, and 73P3_i connect the bit lines BLEP1_i, BLEP2_i, and BLEP3_i to the ground voltage Vss during the period when the write pulse WPLS is activated. , BLEP2_i, BLEP3_i so that a write current flows. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cells EMCP (1, i, k), EMCP (2, i, k), and EMCP (3, i, k) in the selected row k increases, and the cell data “0”. Is written.

書込みラッチ回路73P1_i,73P2_i,73P3_iは、Siが「1」の場合には、ビット線BLEP1_i,BLEP2_i,BLEP3_iを電源電圧VDDと接続させることによって、ビット線BLEP1_i,BLEP2_i,BLEP3_iに書込み電流が流れないようにする。これによって、選択された行kのメモリセルEMCP(1,i,k),EMCP(2,i,k),EMCP(3,i,k)の閾値電圧Vthが変化しない。   When Si is “1”, the write latch circuits 73P1_i, 73P2_i, and 73P3_i connect the bit lines BLEP1_i, BLEP2_i, and BLEP3_i to the power supply voltage VDD so that no write current flows through the bit lines BLEP1_i, BLEP2_i, and BLEP3_i. Like that. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cells EMCP (1, i, k), EMCP (2, i, k), and EMCP (3, i, k) in the selected row k does not change.

書込みラッチ回路73N1_i,73N2_i,73N3_iは、インバータIVE_iからNビットのスクランブルデータS1〜SNのうちの1ビットの反転値/Siを受ける。書込みラッチ回路73N1_i,73N2_i,73N3_iは、/Siが「0」の場合には、書込みパルスWNLSが活性化された期間、ビット線BLEN1_i,BLEN2_i,BLEN3_iを接地電圧Vssと接続させることによって、ビット線BLEN1_i,BLEN2_i,BLEN3_iに書込み電流が流れるようにする。これによって、選択された行kのメモリセルEMCN(1,i,k),EMCN(2,i,k),EMCN(3,i,k)の閾値電圧Vthが増加し、セルデータ「0」が書込まれる。   Write latch circuits 73N1_i, 73N2_i, and 73N3_i receive 1-bit inverted value / Si of N-bit scrambled data S1 to SN from inverter IVE_i. When / Si is “0”, the write latch circuits 73N1_i, 73N2_i, and 73N3_i connect the bit lines BLEN1_i, BLEN2_i, and BLEN3_i to the ground voltage Vss while the write pulse WNLS is activated. A write current is caused to flow through BLEN1_i, BLEN2_i, and BLEN3_i. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cells EMCN (1, i, k), EMCN (2, i, k), EMCN (3, i, k) of the selected row k increases, and the cell data “0” Is written.

書込みラッチ回路73N1_i,73N2_i,73N3_iは、/Siが「1」の場合には、ビット線BLEN1_i,BLEN2_i,BLEN3_iを電源電圧VDDと接続させることによって、ビット線BLEN1_i,BLEN2_i,BLEN3_iに書込み電流が流れないようにする。これによって、選択された行kのメモリセルEMCN(1,i,k),EMCN(2,i,k),EMCN(3,i,k)の閾値電圧Vthが変化しない。   When / Si is “1”, the write latch circuits 73N1_i, 73N2_i, and 73N3_i connect the bit lines BLEN1_i, BLEN2_i, and BLEN3_i to the power supply voltage VDD, whereby a write current flows through the bit lines BLEN1_i, BLEN2_i, and BLEN3_i. Do not. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cells EMCN (1, i, k), EMCN (2, i, k), EMCN (3, i, k) in the selected row k does not change.

読出し列選択回路&センスアンプ6は、拡張マットEMAT2の第1列〜第N列のうちのデータを読出す列を選択する。読出し列選択回路&センスアンプ6は、選択した列がjの場合には、ビット線BLEP1_jの電圧とビット線BLEN1_jの電圧の差を増幅し、スクランブルデータを読出して、判定回路77へ出力する。読出し列選択回路&センスアンプ6は、選択した列がjの場合には、ビット線BLEP2_jの電圧とビット線BLEN2_jの電圧の差を増幅し、スクランブルデータを読出して、判定回路77へ出力する。読出し列選択回路&センスアンプ6は、選択した列がjの場合には、ビット線BLEP3_jの電圧とビット線BLEN3_jの電圧の差を増幅し、スクランブルデータを読出して、判定回路77へ出力する。 Read column selection circuit and a sense amplifier 7 6 selects the reading sequence data of the first column to the N-th column of the extension mat EMAT2. Read column selection circuit and a sense amplifier 7 6, when the selected column is j amplifies the difference between the voltage and the voltage of the bit line BLEN1_j bit line BLEP1_j, reads the scrambled data Te is output to the determination circuit 77 . Read column selection circuit and a sense amplifier 7 6, when the selected column is j amplifies the difference between the voltage and the voltage of the bit line BLEN2_j bit line BLEP2_j, reads the scrambled data Te is output to the determination circuit 77 . Read column selection circuit and a sense amplifier 7 6, when the selected column is j amplifies the difference between the voltage and the voltage of the bit line BLEN3_j bit line BLEP3_j, reads the scrambled data Te is output to the determination circuit 77 .

第1行デコーダ(RDEC1)24および第2行デコーダ(RDEC2)25によって選択された行がk行の場合には、ツインセルETC(1,j,k)の第1のスクランブルデータRSj1、ツインセルETC(2,j,k)の第2のスクランブルデータRSj2、ツインセルETC(3,j,k)の第3のスクランブルデータRSj3が読出される。   When the row selected by the first row decoder (RDEC1) 24 and the second row decoder (RDEC2) 25 is k rows, the first scrambled data RSj1, twin cell ETC ( 2, j, k) second scrambled data RSj2 and third cell ETC (3, j, k) third scrambled data RSj3 are read out.

ツインセルETC(1,j,k)、ETC(2,j,k)、ETC(3,j,k)にスクランブルデータSjが書込まれた後、ツインセルETC(1,j,k)、ETC(2,j,k)、ETC(3,j,k)のデータが消去されなかった場合には、読出されたデータRSj1,RSj2,RSj3はSjと等しくなる。一方、ツインセルETC(1,j,k)、ETC(2,j,k)、ETC(3,j,k)のデータが消去された後に、ツインセルETC(1,j、k),ETC(2,j,k)、ETC(3,j,k)からデータが読出された場合には、読出されたデータRSj1,RSj2,RSj3は、本来は不定値となるはずであるが、図7を用いて説明したように、Sjと等しくなる場合がある。   After the scrambled data Sj is written in the twin cell ETC (1, j, k), ETC (2, j, k), ETC (3, j, k), the twin cell ETC (1, j, k), ETC ( 2, j, k) and ETC (3, j, k) are not erased, the read data RSj1, RSj2, and RSj3 are equal to Sj. On the other hand, after the data of the twin cells ETC (1, j, k), ETC (2, j, k), ETC (3, j, k) are erased, the twin cells ETC (1, j, k), ETC (2 , J, k), when data is read from ETC (3, j, k), the read data RSj1, RSj2, and RSj3 should originally be indefinite values, but FIG. 7 is used. As described above, it may be equal to Sj.

判定回路77は、第1のスクランブルデータRSi1と、第2のスクランブルデータRSi2と、第3のスクランブルデータRSi3の値がすべて同一のときには、その同一の値を読出したスクランブルデータRSiとして出力する。   When the values of the first scramble data RSi1, the second scramble data RSi2, and the third scramble data RSi3 are all the same, the determination circuit 77 outputs the same value as the read scramble data RSi.

判定回路77は、第1のスクランブルデータRSi1と、第2のスクランブルデータRSi2と、第3のスクランブルデータRSi3の中の2つが「1」で、残りが「0」の場合には、「0」をスクランブルデータRSiとして出力する。判定回路77は、第1のスクランブルデータRSi1と、第2のスクランブルデータRSi2と、第3のスクランブルデータRSi3の中の2つが「0」で、残りが「1」の場合には、「1」をスクランブルデータRSiとして出力する。   The determination circuit 77 is “0” when two of the first scrambled data RSi1, the second scrambled data RSi2, and the third scrambled data RSi3 are “1” and the rest are “0”. Is output as scrambled data RSi. The determination circuit 77 is “1” when two of the first scrambled data RSi1, the second scrambled data RSi2, and the third scrambled data RSi3 are “0” and the rest are “1”. Is output as scrambled data RSi.

以上のように、本実施の形態によれば、拡張マットの3つのツインセルにスクランブルデータを書込み、読出し時には、3つのツインセルから読出されたデータの値に基づいて、スクランブルデータを決定するので、消去前のスクランブルデータが読出される確率を低くすることができる。   As described above, according to the present embodiment, the scrambled data is written to the three twin cells of the expansion mat, and the scrambled data is determined based on the data values read from the three twin cells at the time of reading. The probability that the previous scrambled data is read can be reduced.

[第5の実施形態]
図11は、第5の実施形態の半導体装置におけるツインセルデータの書込みおよび読出しに携わる主要な構成要素を表わす図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 11 is a diagram illustrating main components involved in writing and reading twin cell data in the semiconductor device of the fifth embodiment.

図11の半導体装置が、図8の第2の実施形態の半導体装置と相違する点は、以下である。図8の半導体装置が、2N個の書込みラッチ回路63P_1〜63P_N,63N_1〜63N_Nを備えるのに対して、図11の拡張部401が、N個の書込みラッチ回路83_1〜83_Nを備える点である。   The semiconductor device of FIG. 11 is different from the semiconductor device of the second embodiment of FIG. 8 as follows. The semiconductor device in FIG. 8 includes 2N write latch circuits 63P_1 to 63P_N and 63N_1 to 63N_N, whereas the extension unit 401 in FIG. 11 includes N write latch circuits 83_1 to 83_N.

また、図8の拡張部101の拡張マットEMAT1が、N×L個のツインセルETC(i,j)を備える(ただし、iは1〜N、j=1〜L)のに対して、図11の拡張部401の拡張マットEMAT3が、N×L個のシングルセルEMC(i,j)を備える(ただし、i=1〜N、j=1〜L)。シングルセルEMC(i,j)は、ビット線BLE_iと接続する。   Further, the expansion mat EMAT1 of the expansion unit 101 of FIG. 8 includes N × L twin cells ETC (i, j) (where i is 1 to N, j = 1 to L), whereas FIG. The expansion mat EMAT3 of the expansion unit 401 includes N × L single cells EMC (i, j) (where i = 1 to N, j = 1 to L). The single cell EMC (i, j) is connected to the bit line BLE_i.

図12(a)に示すように、シングルセルデータ“0”は、メモリセルMCがセルデータ“0”(高閾値電圧状態;閾値電圧が消去ベリファイレベル以上の状態)を保持する状態である。図12(b)に示すように、シングルセルデータ“1”は、メモリセルMCがセルデータ“1”(低閾値電圧状態;閾値電圧が消去ベリファイレベルよりも小さい状態)を保持する状態である。   As shown in FIG. 12A, the single cell data “0” is a state in which the memory cell MC holds the cell data “0” (high threshold voltage state; the threshold voltage is equal to or higher than the erase verify level). As shown in FIG. 12B, the single cell data “1” is a state in which the memory cell MC holds the cell data “1” (low threshold voltage state; the threshold voltage is smaller than the erase verify level). .

スクランブルデータ発生回路52は、NビットのスクランブルデータS1〜SNを発生する。各ビットSiは、書込みラッチ回路83_iへ送られる。   The scramble data generation circuit 52 generates N-bit scramble data S1 to SN. Each bit Si is sent to the write latch circuit 83_i.

書込みラッチ回路83_i(i=1〜N)は、スクランブルデータ発生回路52からNビットのスクランブルデータS1〜SNのうちの1ビットSiを受ける。書込みラッチ回路83_iは、Siが「0」の場合には、書込みパルスWPLSが活性化された期間、ビット線BLE_iを接地電圧Vssと接続させることによって、ビット線BLE_iに書込み電流が流れるようにする。これによって、選択された行kのシングルセルEMC(i,k)の閾値電圧Vthが増加し、セルデータ「0」が書込まれる。書込みラッチ回路83_iは、Siが「1」の場合には、ビット線BLE_iを電源電圧VDDと接続させることによって、ビット線BLE_iに書込み電流が流れないようにする。これによって、選択された行kのシングルセルEMC(i,k)の閾値電圧Vthが変化しない。   Write latch circuit 83 — i (i = 1 to N) receives 1 bit Si of N bits of scrambled data S 1 to SN from scramble data generation circuit 52. When Si is “0”, the write latch circuit 83_i connects the bit line BLE_i to the ground voltage Vss during a period in which the write pulse WPLS is activated so that a write current flows through the bit line BLE_i. . As a result, the threshold voltage Vth of the single cell EMC (i, k) in the selected row k increases, and the cell data “0” is written. When Si is “1”, the write latch circuit 83 — i prevents the write current from flowing through the bit line BLE_i by connecting the bit line BLE_i to the power supply voltage VDD. As a result, the threshold voltage Vth of the single cell EMC (i, k) in the selected row k does not change.

読出し列選択回路&センスアンプ86は、拡張マットEMAT3の第1列〜第N列のうちのデータを読出す列を選択する。読出し列選択回路&センスアンプ6のセンスアンプの一方の入力端子は、選択した列がjの場合には、ビット線BLE_jと接続し、他方の入力端子が定電流源回路と接続する。このセンスアンプは、2つの入力端子の電圧の差を増幅し、スクランブルデータを読出してディスクランブラー65_jへ出力する。 The read column selection circuit & sense amplifier 86 selects a column from which data is read out of the first column to the Nth column of the expansion mat EMAT3. One input terminal of the sense amplifier of the read column select circuit & sense amplifier 8 6, when the selected column is j is connected to the bit line BLE_j, the other input terminal is connected to a constant current source circuit. This sense amplifier amplifies the voltage difference between the two input terminals, reads the scrambled data, and outputs it to the descrambler 65_j.

第1行デコーダ(RDEC1)24および第2行デコーダ(RDEC2)25によって選択された行がk行の場合には、シングルセルEMC(j,k)のスクランブルデータRSjが出力される。シングルセルEMC(j,k)にスクランブルデータSjが書込まれた後、シングルセルEMC(j,k)のデータが消去されなかった場合に、読出されたデータRSjはSjと等しくなる。一方、シングルセルEMC(j,k)のデータが消去された後に、シングルセルEMC(j、k)からデータが読出された場合には、読出されたデータRSjは、固定値「1」となる。   When the row selected by the first row decoder (RDEC1) 24 and the second row decoder (RDEC2) 25 is k rows, the scrambled data RSj of the single cell EMC (j, k) is output. After the scrambled data Sj is written to the single cell EMC (j, k), when the data of the single cell EMC (j, k) is not erased, the read data RSj becomes equal to Sj. On the other hand, when data is read from single cell EMC (j, k) after data in single cell EMC (j, k) is erased, read data RSj has a fixed value “1”. .

以上のように、本実施の形態によれば、スクランブル処理された書込みデータが正規マットに書込まれ、消去されていない場合には、スクランブル処理された書込みデータとスクランブルデータが正しく読出されるので、ディスクランブル処理によって書込みデータを正常に復元することができる。   As described above, according to the present embodiment, when the scrambled write data is written to the regular mat and is not erased, the scrambled write data and the scrambled data are correctly read out. The write data can be normally restored by the descrambling process.

スクランブル処理された書込みデータが正規マットに書込まれ、消去された場合には、スクランブルデータも拡張マットから消去される。この状態では、消去前のスクランブル処理された書込みデータが読出される可能性があるが、消去前のスクランブルデータが読出されることはない(固定値「1」が読出される)ので、ディスクランブル処理によって書込みデータが復元されるのを回避できる。   When the scrambled write data is written to the regular mat and erased, the scrambled data is also erased from the expansion mat. In this state, the scrambled write data before erasure may be read out, but the scrambled data before erasure is not read out (fixed value “1” is read out). It is possible to prevent the write data from being restored by the processing.

[第6の実施形態]
図13は、第6の実施形態の半導体装置におけるツインセルデータの書込みおよび読出しに携わる主要な構成要素を表わす図である。
[Sixth Embodiment]
FIG. 13 is a diagram illustrating main components involved in writing and reading of twin cell data in the semiconductor device of the sixth embodiment.

図13の半導体装置が、図8の第2の実施形態の半導体装置と相違する点は、以下である。図8の半導体装置の2N個の書込みラッチ回路63P_1〜63P_N,63N_1〜6N_Nを備えるのに対して、図13の拡張部501が、3N個の書込みラッチ回路93_1_1〜93_1_N,93_2_1〜93_2_N,93_3_1〜93_3_Nを備える点である。 The semiconductor device of FIG. 13 is different from the semiconductor device of the second embodiment of FIG. 8 as follows. 8 includes 2N write latch circuits 63P_1 to 63P_N and 63N_1 to 6 3 N_N, whereas the extension unit 501 in FIG. 13 includes 3N write latch circuits 93_1_1 to 93_1_N, 93_2_1 to 93_2_N, 93_3_1 to 93_3_N.

また、図8の拡張部101の拡張マットEMAT1が、N×L個のツインセルETC(i,j)を備える(ただし、iは1〜N、j=1〜L)のに対して、図13の拡張部501の拡張マットEMAT4が、3N×L個のシングルセルEMC(s,i,j)を備える(ただし、s=1〜3、i=1〜N、j=1〜L)。シングルセルEMC(s,i,j)は、ビット線BLEs_iと接続する。   Further, the expansion mat EMAT1 of the expansion unit 101 of FIG. 8 includes N × L twin cells ETC (i, j) (where i is 1 to N, j = 1 to L), whereas FIG. The expansion mat EMAT4 of the expansion unit 501 includes 3N × L single cells EMC (s, i, j) (where s = 1 to 3, i = 1 to N, j = 1 to L). The single cell EMC (s, i, j) is connected to the bit line BLEs_i.

スクランブルデータ発生回路52は、NビットのスクランブルデータS1〜SNを発生する。各ビットSiは、書込みラッチ回路93_1_i,93_2_i,93_3_iへ送られる。   The scramble data generation circuit 52 generates N-bit scramble data S1 to SN. Each bit Si is sent to the write latch circuits 93_1_i, 93_2_i, and 93_3_i.

書込みラッチ回路93_1_i,93_2_i,93_3_iは、スクランブルデータ発生回路52からNビットのスクランブルデータS1〜SNのうちの1ビットSiを受ける。書込みラッチ回路93_1_i,93_2_i,93_3_iは、Siが「0」の場合には、書込みパルスWPLSが活性化された期間、ビット線BLE1_i,BLE2_i,BLE3_iを接地電圧Vssと接続させることによって、ビット線BLE1_i,BLE2_i,BLE3_iに書込み電流が流れるようにする。これによって、選択された行kのメモリセルEMC(1,i,k),EMC(2,i,k),EMC(3,i,k)の閾値電圧Vthが増加し、セルデータ「0」が書込まれる。   Write latch circuits 93_1_i, 93_2_i, and 93_3_i receive 1-bit Si from N-bit scrambled data S1 to SN from scramble data generation circuit 52. When Si is “0”, the write latch circuits 93_1_i, 93_2_i, and 93_3_i connect the bit lines BLE1_i, BLE2_i, and BLE3_i to the ground voltage Vss during the period when the write pulse WPLS is activated. , BLE2_i, BLE3_i so that a write current flows. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cells EMC (1, i, k), EMC (2, i, k), and EMC (3, i, k) in the selected row k increases, and the cell data “0”. Is written.

書込みラッチ回路93_1_i,93_2_i,93_3_iは、Siが「1」の場合には、ビット線BLE1_i,BLE2_i,BLE3_iを電源電圧VDDと接続させることによって、ビット線BLE1_i,BLE2_i,BLE3_iに書込み電流が流れないようにする。これによって、選択された行kのメモリセルEMC(1,i,k),EMC(2,i,k),EMC(3,i,k)の閾値電圧Vthが変化しない。   When Si is “1”, the write latch circuits 93_1_i, 93_2_i, and 93_3_i connect the bit lines BLE1_i, BLE2_i, and BLE3_i to the power supply voltage VDD so that no write current flows through the bit lines BLE1_i, BLE2_i, and BLE3_i. Like that. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cell EMC (1, i, k), EMC (2, i, k), EMC (3, i, k) in the selected row k does not change.

図14(a)に示すように、記憶するSiが“0”の場合には、メモリセルEMC(1,i,k)、EMC(2,i,k),EMC(3,i,k)はセルデータ“0”(高閾値電圧状態;閾値電圧が消去ベリファイレベル以上の状態)を保持する状態である。図14(b)に示すように、記憶するSiが“1”の場合には、メモリセルEMC(1,i,k)、EMC(2,i,k),EMC(3,i,k)はセルデータ“1”(低閾値電圧状態;閾値電圧が消去ベリファイレベルよりも小さい状態)を保持する状態である。   As shown in FIG. 14A, when Si to be stored is “0”, memory cells EMC (1, i, k), EMC (2, i, k), EMC (3, i, k) Is a state in which the cell data “0” (high threshold voltage state; state in which the threshold voltage is equal to or higher than the erase verify level) is held. As shown in FIG. 14B, when Si to be stored is “1”, the memory cells EMC (1, i, k), EMC (2, i, k), EMC (3, i, k) Is a state in which the cell data “1” (low threshold voltage state; state in which the threshold voltage is smaller than the erase verify level) is held.

読出し列選択回路&センスアンプ96は、拡張マットEMAT4の第1列〜第N列のうちのデータを読出す列を選択する。   The read column selection circuit & sense amplifier 96 selects a column from which data is read out of the first column to the Nth column of the expansion mat EMAT4.

図15は、読出し列選択回路&センスアンプ96のセンスアンプ97を表わす図である。センスアンプ97の一方の入力端子は、選択した列がjの場合には、ビット線BLE1_j、BLE2_j、およびBLE3_jと接続し、他方の入力端子が定電流源回路98と接続する。センスアンプ97は、2つの入力端子の電圧の差を増幅し、スクランブルデータを読出してディスクランブラー65_jへ出力する。   FIG. 15 is a diagram showing sense amplifier 97 of read column selection circuit & sense amplifier 96. When the selected column is j, one input terminal of the sense amplifier 97 is connected to the bit lines BLE1_j, BLE2_j, and BLE3_j, and the other input terminal is connected to the constant current source circuit 98. The sense amplifier 97 amplifies the voltage difference between the two input terminals, reads the scrambled data, and outputs the scrambled data to the descrambler 65_j.

本実施の形態では、3つのメモリセルのうちのいずれかのメモリセルのデータ保持特性が悪く閾値電圧が低下した場合でも、3つのメモリセルからの電流の合計値と定電流源回路98からの電流の和とが比較されるので、読出しマージンを確保することができる。したがって、定電流源回路98が出力する定電流は、読出しマージンを考慮した値に設定される。   In this embodiment, even when the data retention characteristic of any one of the three memory cells is poor and the threshold voltage is lowered, the total value of the currents from the three memory cells and the constant current source circuit 98 Since the sum of currents is compared, a read margin can be ensured. Therefore, the constant current output from the constant current source circuit 98 is set to a value that considers the read margin.

第1行デコーダ(RDEC1)24および第2行デコーダ(RDEC2)25によって選択された行がk行の場合には、シングルセルEMC(1,j,k)、EMC(2,j,k)、EMC(3,j,k)のスクランブルデータRSjが出力される。シングルセルEMC(1,j,k),EMC(2,j,k)、EMC(3,j,k)にスクランブルデータSjが書込まれた後、シングルセルEMC(1,j,k),EMC(2,j,k)、EMC(3,j,k)のデータが消去されなかった場合に、読出されたデータRSjはSjと等しくなる。一方、シングルセルEMC(1,j,k),EMC(2,jk)、EMC(3,j,k)のデータが消去された後に、シングルセルEMC(1,j、k),EMC(2,j,k),EMC(3,j,k)からデータが読出された場合には、読出されたデータRSjは、固定値「1」となる。   When the row selected by the first row decoder (RDEC1) 24 and the second row decoder (RDEC2) 25 is k rows, single cells EMC (1, j, k), EMC (2, j, k), The scramble data RSj of EMC (3, j, k) is output. After the scrambled data Sj is written to the single cells EMC (1, j, k), EMC (2, j, k), and EMC (3, j, k), the single cells EMC (1, j, k), When the data of EMC (2, j, k) and EMC (3, j, k) is not erased, the read data RSj is equal to Sj. On the other hand, after the data of the single cells EMC (1, j, k), EMC (2, jk), and EMC (3, j, k) are erased, the single cells EMC (1, j, k), EMC (2 , J, k), EMC (3, j, k), the read data RSj has a fixed value “1”.

以上のように、本実施の形態によれば、スクランブル処理された書込みデータが正規マットに書込まれ、消去されていない場合には、スクランブル処理された書込みデータとスクランブルデータが正しく読出されるので、ディスクランブル処理によって書込みデータを正常に復元することができる。この際、拡張マット内のスクランブルデータの保持力を第5の実施形態よりも高めることができる。   As described above, according to the present embodiment, when the scrambled write data is written to the regular mat and is not erased, the scrambled write data and the scrambled data are correctly read out. The write data can be normally restored by the descrambling process. At this time, the holding power of the scrambled data in the expansion mat can be enhanced as compared with the fifth embodiment.

スクランブル処理された書込みデータが正規マットに書込まれ、消去された場合には、スクランブルデータも拡張マットから消去される。この状態では、消去前のスクランブル処理された書込みデータが読出される可能性があるが、消去前のスクランブルデータが読出されることはない(固定値「1」が読出される)ので、ディスクランブル処理によって書込みデータが復元されるのを回避できる。   When the scrambled write data is written to the regular mat and erased, the scrambled data is also erased from the expansion mat. In this state, the scrambled write data before erasure may be read out, but the scrambled data before erasure is not read out (fixed value “1” is read out). It is possible to prevent the write data from being restored by the processing.

[第7の実施形態]
図16は、第7の実施形態の正規部と拡張部の構成を表わす図である。
[Seventh Embodiment]
FIG. 16 is a diagram illustrating the configuration of the normal part and the extension part of the seventh embodiment.

図16に示すように、本実施の形態の半導体装置は、図8の第2の実施形態の正規部100をM個備える(正規部100_1〜100_)。 As shown in FIG. 16, the semiconductor device of the present embodiment includes M number regular portion 100 of the second embodiment of FIG. 8 (normal portion 100_1~100_ M).

つまり、拡張部101のスクランブルデータ発生回路52で生成されたNビットのスクランブルデータS1〜SNがM個の正規部100_1〜100_Mのスクランブラー61_1〜61_Nへ送られる。拡張部101の読出し列選択回路&センスアンプ66から出力された読出されたNビットのスクランブルデータRS1〜RSNがM個の正規部100_1〜100_Mのディスクランブラー65_1〜65_Nへ送られる。   That is, the N-bit scramble data S1 to SN generated by the scramble data generation circuit 52 of the extension unit 101 is sent to the scramblers 61_1 to 61_N of the M normal units 100_1 to 100_M. The read N-bit scrambled data RS1 to RSN output from the read column selection circuit & sense amplifier 66 of the extension unit 101 are sent to the descramblers 65_1 to 65_N of the M normal units 100_1 to 100_M.

ここで、正規部100_iがM個のデータ入力ピンDI1〜DIMの中のデータ入力ピンDIiに対応し、M個のデータ出力ピンDO1〜DOMの中のデータ出力ピンDOiに対応する。   Here, the normal part 100_i corresponds to the data input pin DIi among the M data input pins DI1 to DIM, and corresponds to the data output pin DOi among the M data output pins DO1 to DOM.

M個の正規部100_1〜100_Mが、M個のデータ入力ピンDI1〜DIMからのMビットの書込みデータの同時書込みを実行し、M個の正規部100_1〜100_Mが同時読出しを実行して、M個のデータ出力ピンDO1〜DOMから読出したMビットのデータを出力する。   M normal parts 100_1 to 100_M execute simultaneous writing of M-bit write data from M data input pins DI1 to DIM, M normal parts 100_1 to 100_M execute simultaneous reading, and M M-bit data read from the data output pins DO1 to DOM is output.

以上のように、本実施の形態では、Nビットのスクランブルデータが正規部のN×M列の書込みデータに適用されるので、第2の実施形態に比べて、拡張マットの領域を小さくすることができる。   As described above, in this embodiment, N-bit scrambled data is applied to N × M columns of write data in the normal part, so that the area of the expansion mat can be made smaller than in the second embodiment. Can do.

[第7の実施形態の変形例]
図17は、第7の実施形態の変形例の正規部と拡張部の構成を表わす図である。
[Modification of the seventh embodiment]
FIG. 17 is a diagram illustrating configurations of a normal part and an extension part according to a modification of the seventh embodiment.

図17に示すように、本変形例の半導体装置は、図9の第3の実施形態の正規部200をM個備える(正規部200_1〜200_M)。   As shown in FIG. 17, the semiconductor device of this modification includes M normal parts 200 of the third embodiment in FIG. 9 (normal parts 200_1 to 200_M).

つまり、拡張部101のスクランブルデータ発生回路52で生成されたNビットのスクランブルデータS1〜SNがM個の正規部200_1〜200_Mのスクランブラー71へ送られる。拡張部101の読出し列選択回路&センスアンプ66から出力された読出されたNビットのスクランブルデータRS1〜RSNがM個の正規部200_1〜200_Mのディスクランブラー75へ送られる。   That is, the N-bit scramble data S1 to SN generated by the scramble data generation circuit 52 of the extension unit 101 is sent to the scramblers 71 of M normal units 200_1 to 200_M. The read N-bit scrambled data RS1 to RSN output from the read column selection circuit & sense amplifier 66 of the extension unit 101 are sent to the descrambler 75 of M normal parts 200_1 to 200_M.

ここで、第7の実施形態と同様に、正規部200_iがM個のデータ入力ピンDI1〜DIMの中のデータ入力ピンDIiに対応し、M個のデータ出力ピンDO1〜DOMの中のデータ出力ピンDOiに対応する。   Here, as in the seventh embodiment, the normal part 200_i corresponds to the data input pin DIi in the M data input pins DI1 to DIM, and the data output in the M data output pins DO1 to DOM. Corresponds to pin DOi.

M個の正規部200_1〜200_Mが、M個のデータ入力ピンDI1〜DIMからのMビットの書込みデータの同時書込みを実行し、M個の正規部200_1〜200_Mが同時読出しを実行して、M個のデータ出力ピンDO1〜DOMから読出したMビットのデータを出力する。   M normal parts 200_1 to 200_M execute simultaneous writing of M-bit write data from M data input pins DI1 to DIM, and M normal parts 200_1 to 200_M execute simultaneous reading, M-bit data read from the data output pins DO1 to DOM is output.

以上のように、本変形例では、Nビットのスクランブルデータが正規部のN×M列の書込みデータに適用されるので、第3の実施形態に比べて、拡張マットの領域を小さくすることができる。   As described above, in this modification, the N-bit scrambled data is applied to the N × M columns of write data of the normal part, so that the expansion mat area can be made smaller than in the third embodiment. it can.

[第8の実施形態]
図18は、第8の実施形態のメモリアレイの1消去ブロック構成を表わす図である。
[Eighth Embodiment]
FIG. 18 is a diagram showing a 1-erasure block configuration of the memory array according to the eighth embodiment.

1消去ブロックは、正規マットと拡張マットからなる。1消去ブロックの正規マットは、小ブロックNMAT<0>〜NMAT<31>に分割される。1消去ブロックの拡張マットは、小ブロックEMAT<0>〜EMAT<31>に分割される。   One erase block consists of a regular mat and an extended mat. The regular mat of one erase block is divided into small blocks NMAT <0> to NMAT <31>. The extension mat of one erase block is divided into small blocks EMAT <0> to EMAT <31>.

正規マットの小ブロックNMAT<i>と拡張マットの小ブロックEMAT<i>は、互いに隣接して配置される。一例として、拡張マットの小ブロックEMAT<i>に格納されたスクランブルデータは、正規マットの小ブロックNMAT<i>への書込みデータのスクランブル処理およびディスクランブル処理に用いるものとしてもよい。あるいは、拡張マットの小ブロックEMAT<i>に格納されたスクランブルデータの一部が、正規マットの小ブロックNMAT<i>への書込みデータのスクランブル処理およびディスクランブル処理に用い、残りが、他の1個以上の正規マットの小ブロックEMAT<j>(j≠i)への書込みデータのスクランブル処理およびディスクランブル処理に用いることとしてもよい。   The small block NMAT <i> of the regular mat and the small block EMAT <i> of the expansion mat are arranged adjacent to each other. As an example, the scrambled data stored in the small block EMAT <i> of the extended mat may be used for the scramble process and the descramble process of the write data to the small block NMAT <i> of the regular mat. Alternatively, a part of the scrambled data stored in the small block EMAT <i> of the extended mat is used for the scramble process and the descramble process of the write data to the small block NMAT <i> of the regular mat, One or more regular mat small blocks EMAT <j> (j ≠ i) may be used for scramble processing and descramble processing of write data.

正規マットの小ブロックNMAT<i>と拡張マットの小ブロックEMAT<i>のメモリセルは、共通のソース線SL<i>と接続され、これらのメモリセルは、同一のタイミングで消去が実行される。   The memory cells of the small block NMAT <i> of the normal mat and the small block EMAT <i> of the expansion mat are connected to the common source line SL <i>, and these memory cells are erased at the same timing. The

図19に示すように、まず、ソース線SL<0>が活性化され、第1番目に正規マットの小ブロックNMAT<0>と拡張マットの小ブロックEMAT<0>のメモリセルが消去される。   As shown in FIG. 19, first, the source line SL <0> is activated, and first, the memory cells of the small block NMAT <0> of the normal mat and the small block EMAT <0> of the expansion mat are erased. .

次に、ソース線SL<1>が活性化され、正規マットの小ブロックNMAT<1>と拡張マットの小ブロックEMAT<1>のメモリセルが消去される。   Next, the source line SL <1> is activated, and the memory cells of the small block NMAT <1> of the normal mat and the small block EMAT <1> of the expansion mat are erased.

最後に、ソース線SL<31>が活性化され、正規マットの小ブロックNMAT<31>と拡張マットの小ブロックEMAT<31>のメモリセルが消去される。   Finally, the source line SL <31> is activated, and the memory cells of the normal mat small block NMAT <31> and the extended mat small block EMAT <31> are erased.

以上のように、本実施の形態によれば、拡張マットを物理的に分散して配置するので、拡張マットを物理的に集中して配置した場合に生じる、特定の時分割消去時のみ消去するビット数が増加したり、拡張マットを追加で時分割消去しなければならなくなる問題を回避できる。   As described above, according to the present embodiment, the expansion mats are physically distributed and disposed, and therefore, only when a specific time-division erasure occurs when the expansion mats are physically concentrated. It is possible to avoid the problem that the number of bits increases or the extension mat needs to be erased by time division.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含まれる。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and includes, for example, the following modifications.

(1)切替制御
本発明の実施の形態の半導体装置は、書込み時に書込みデータをスクランブル処理し、読出し時に読出しデータをディスクランブル処理することとしたが、本発明は、上記第1段階の処理に限定されるものではない。
(1) Switching control In the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, the write data is scrambled at the time of writing, and the read data is descrambled at the time of reading. It is not limited.

たとえば、半導体装置は、通常の書込みおよび読出しの機能と、上記スクランブル処理を伴う書込みおよびディスクランブル処理を伴う読出しの機能の両方を備え、いずれの機能を実行するかを切り替えることができるものとしてもよい。   For example, a semiconductor device has both a normal write and read function and a write and descramble function with the scramble process, and can switch which function is executed. Good.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

1 マイクロコンピュータ(MCU)、2 中央処理装置(CPU)、3 ダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC)、4 バスインタフェース回路(BIF)、5 ランダムアクセスメモリ(RAM)、6 フラッシュメモリモジュール(FMDL)、7 フラッシュシーケンサ(FSQC)、8,9 外部入出力ポート(PRT)、10 タイマ(TMR)、11 クロックパルスジェネレータ(CPG)、19 メモリアレイ(MARY)、24 第1行デコーダ(RDEC1)、25 第2行デコーダ(RDEC2)、29 入出力回路(IOBUF)、30 列デコーダ(CDEC)、31 電源回路(VPG)、32,タイミングジェネレータ(TMG)、33 ベリファイ部、34 書込み列選択部、35,501 スクランブル部、36 書込みラッチ部、37 列選択&増幅部、38,504 ディスクランブル部、51 書込み列選択回路、52 スクランブルデータ発生回路、61_1〜61_N,71 スクランブラー、62P_1〜62P_N,62N_1〜62N_N,63P_1〜63P_N,63N_1〜63N_,73P1_1〜73P1_N,73P2_1〜73P2_N,73P3_1〜73P3_N,73N1_1〜73N1_N,73N2_1〜73N2_N,73N3_1〜73N3_N,83_1〜83_N,93_1_1〜93_1_N,93_2_1〜93_2_N,93_3_1〜93_3_N 書込みラッチ回路、64,66 読出し列選択回路&センスアンプ、65_1〜65_N,75 ディスクランブラー、97 センスアンプ、98 定電流源回路、100,100_1〜100_M,200,200_1〜200_M 正規部、101,301,401,501 拡張部、NMAT1,NMAT<0>〜NMAT<31> 正規マット、EMAT1,EMAT2,EMAT3,EMAT4,EMAT<0>〜EMAT<31> 拡張マット、500 半導体装置、502 第1の記憶部、503 第2の記憶部、506,507,510,MCP(i,j),MCN(i,j),EMCP(i,j),EMCN(i,j),EMC(i,j),EMC(s,i,j),EMCP(s,i,j),EMCN(s,i,j) メモリセル、505,MTC(i,j),ETC(i,j),ETC(s,i,j) ツインセル509,511 書込み部、BLNP_1〜BLNP_N,BLNN_1〜BLNN_N,BLEP_1〜BLEP_N,BLEN_1〜BLEN_N,BLE_1〜BLE_N ビット線、IVN_1〜IVN_N,IVE_1〜IVE_N インバータ、PBUS_D 周辺データバス、DI0〜DIM データ入力ピン、DO0〜DOM データ出力ピン。 1 microcomputer (MCU), 2 central processing unit (CPU), 3 direct memory access controller (DMAC), 4 bus interface circuit (BIF), 5 random access memory (RAM), 6 flash memory module (FMDL), 7 flash Sequencer (FSQC), 8, 9 External I / O port (PRT), 10 Timer (TMR), 11 Clock pulse generator (CPG), 19 Memory array (MARY), 24 First row decoder (RDEC1), 25 Second row Decoder (RDEC2), 29 Input / output circuit (IOBUF), 30 column decoder (CDEC), 31 power supply circuit (VPG), 32, timing generator (TMG), 33 verify unit, 34 write column selection unit, 35,501 scramble unit , 36 writing , 37 column selection & amplification unit, 38,504 descrambling unit, 51 write column selection circuit, 52 scramble data generation circuit, 61_1 to 61_N, 71 scrambler, 62P_1 to 62P_N, 62N_1 to 62N_N, 63P_1 to 63P_N, 63N_1 ~63N_ N, 73P1_1~73P1_N, 73P2_1~73P2_N, 73P3_1~73P3_N , 73N1_1~73N1_N, 73N2_1~73N2_N, 73N3_1~73N3_N, 83_1~83_N, 93_1_1~93_1_N, 93_2_1~93_2_N, 93_3_1~93_3_N write latch circuit, 64 and 66 Read column selection circuit & sense amplifier, 65_1 to 65_N, 75 descrambler, 97 sense amplifier, 98 constant current source circuit 100, 100_1 to 100_M, 200, 200_1 to 200_M Normal part, 101, 301, 401, 501 Expansion part, NMAT1, NMAT <0> to NMAT <31> Normal mat, EMAT1, EMAT2, EMAT3, EMAT4, EMAT <0> ~ EMAT <31> expansion mat, 500 semiconductor device, 502 first storage unit, 503 second storage unit, 506, 507, 510, MCP (i, j), MCN (i, j), EMCP (i, j), EMCN (i, j), EMC (i, j), EMC (s, i, j), EMCP (s, i, j), EMCN (s, i, j) Memory cell, 505, MTC ( i, j), ETC (i, j), ETC (s, i, j) Twin cell 509, 511 Writing unit, BLNP_1 to BLNP_N, BLNN_1 to BLNN N, BLEP_1~BLEP_N, BLEN_1~BLEN_N, BLE_1~BLE_N bit lines, IVN_1~IVN_N, IVE_1~IVE_N inverter, PBUS_D peripheral data bus, DI0~DIM data input pin, DO0~DOM data output pin.

Claims (18)

電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含む第2の記憶部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルに書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理するスクランブル部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルにスクランブル処理後の書込みデータを書込む第1の書込み部と、
前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込む第2の書込み部と、
前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出されたデータをディスクランブル処理するディスクランブル部とを備え、
前記第2の記憶部は、1つのメモリセルからなり、前記スクランブルデータの1ビットを記憶するシングルセルを含む半導体装置。
A first storage unit including a twin cell that is electrically rewritable and stores 1-bit data complementarily according to a difference in threshold voltage;
A second memory portion including electrically rewritable memory cells;
A scramble unit that scrambles data to be written to the twin cell in the first storage unit using scramble data;
A first writing unit for writing the scrambled write data to the twin cells in the first storage unit;
A second writing unit for writing the scrambled data into the memory cell in the second storage unit;
A descrambling unit that descrambles the data read from the first storage unit using the scrambled data read from the second storage unit;
The second storage unit is formed of a single memory cell comprises a single cell storing one bit of the scrambling data, the semiconductor device.
電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含む第2の記憶部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルに書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理するスクランブル部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルにスクランブル処理後の書込みデータを書込む第1の書込み部と、
前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込む第2の書込み部と、
前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出されたデータをディスクランブル処理するディスクランブル部とを備え、
前記第2の記憶部は、1つのメモリセルからなり、前記スクランブルデータの1ビットを記憶する複数のシングルセルを含み、前記複数のシングルセルは、スクランブルデータの1ビットを重複して記憶し、
一方の入力端子が前記複数のシングルセルと接続する複数のビット線に同時に接続され、他方の入力端子が定電流源回路と接続されるセンスアンプを備える半導体装置。
A first storage unit including a twin cell that is electrically rewritable and stores 1-bit data complementarily according to a difference in threshold voltage;
A second memory portion including electrically rewritable memory cells;
A scramble unit that scrambles data to be written to the twin cell in the first storage unit using scramble data;
A first writing unit for writing the scrambled write data to the twin cells in the first storage unit;
A second writing unit for writing the scrambled data into the memory cell in the second storage unit;
A descrambling unit that descrambles the data read from the first storage unit using the scrambled data read from the second storage unit;
The second storage unit is composed of one memory cell, and includes a plurality of single cells that store one bit of the scrambled data, and the plurality of single cells store one bit of scrambled data in an overlapping manner,
It connected one input terminal simultaneously to a plurality of bit lines connected to the plurality of single cells, comprising a sense amplifier the other input terminal is connected to the constant current source circuit, the semiconductor device.
電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含む第2の記憶部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルに書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理するスクランブル部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルにスクランブル処理後の書込みデータを書込む第1の書込み部と、
前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込む第2の書込み部と、
前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出されたデータをディスクランブル処理するディスクランブル部とを備え、
前記第2の記憶部は、2つのメモリセルからなり、スクランブルデータの1ビットを記憶する複数のツインセルを含み、前記複数のツインセルは、スクランブルデータの1ビットを重複して記憶し、
前記複数のツインセルから読出された1ビットの値がすべて同一であるときには、前記同一の値を前記ディスクランブル部へ送り、前記複数のツインセルから読出された1ビットの値のうち他と異なるものがあるときには、頻度が少ない方の値を前記ディスクランブル部へ送る判定回路を備える半導体装置。
A first storage unit including a twin cell that is electrically rewritable and stores 1-bit data complementarily according to a difference in threshold voltage;
A second memory portion including electrically rewritable memory cells;
A scramble unit that scrambles data to be written to the twin cell in the first storage unit using scramble data;
A first writing unit for writing the scrambled write data to the twin cells in the first storage unit;
A second writing unit for writing the scrambled data into the memory cell in the second storage unit;
A descrambling unit that descrambles the data read from the first storage unit using the scrambled data read from the second storage unit;
The second storage unit is composed of two memory cells, and includes a plurality of twin cells that store one bit of scrambled data. The plurality of twin cells store one bit of scrambled data in an overlapping manner,
When the 1-bit values read from the plurality of twin cells are all the same, the same value is sent to the descramble unit, and the 1-bit values read from the plurality of twin cells are different from the others. In some cases , the semiconductor device includes a determination circuit that sends a less frequent value to the descramble unit.
電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含む第2の記憶部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルに書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理するスクランブル部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルにスクランブル処理後の書込みデータを書込む第1の書込み部と、
前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込む第2の書込み部と、
前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出されたデータをディスクランブル処理するディスクランブル部とを備え、
前記第1の記憶部および前記第2の記憶部は、それぞれ同一の個数の小ブロックに分割
され、
前記第1の記憶部の小ブロックおよび前記第2の記憶部の小ブロックの組は、同一のタイミングで消去される半導体装置。
A first storage unit including a twin cell that is electrically rewritable and stores 1-bit data complementarily according to a difference in threshold voltage;
A second memory portion including electrically rewritable memory cells;
A scramble unit that scrambles data to be written to the twin cell in the first storage unit using scramble data;
A first writing unit for writing the scrambled write data to the twin cells in the first storage unit;
A second writing unit for writing the scrambled data into the memory cell in the second storage unit;
A descrambling unit that descrambles the data read from the first storage unit using the scrambled data read from the second storage unit;
The first storage unit and the second storage unit are each divided into the same number of small blocks,
It said first small block and a set of small blocks of the second storage unit of the storage unit is erased at the same timing, the semiconductor device.
電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含む第2の記憶部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルに書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理するスクランブル部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルにスクランブル処理後の書込みデータを書込む第1の書込み部と、
前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込む第2の書込み部と、
前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出されたデータをディスクランブル処理するディスクランブル部とを備え、
前記第1の記憶部のデータが消去されるときには、前記第2の記憶部のデータも消去される半導体装置。
A first storage unit including a twin cell that is electrically rewritable and stores 1-bit data complementarily according to a difference in threshold voltage;
A second memory portion including electrically rewritable memory cells;
A scramble unit that scrambles data to be written to the twin cell in the first storage unit using scramble data;
A first writing unit for writing the scrambled write data to the twin cells in the first storage unit;
A second writing unit for writing the scrambled data into the memory cell in the second storage unit;
A descrambling unit that descrambles the data read from the first storage unit using the scrambled data read from the second storage unit;
Wherein when the data of the first storage unit is erased, the data of the second storage unit is also erased, the semiconductor device.
前記スクランブル部は、
前記第1の記憶部の列ごとに設けられる複数個のスクランブラーを含み、
前記スクランブラーは、対応の列のツインセルに対する1ビットの書込みデータを前記スクランブルデータを用いてスクランブル処理し、
前記ディスクランブル部は、
前記第1の記憶部の列ごとに設けられる複数個のディスクランブラーを含み、
前記ディスクランブラーは、対応の列のツインセルから読出された1ビットのデータを前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータ用いてディスクランブル処理する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。
The scramble unit is
A plurality of scramblers provided for each column of the first storage unit;
The scrambler scrambles 1-bit write data for twin cells in a corresponding column using the scramble data,
The descrambling part is
A plurality of descramblers provided for each column of the first storage unit;
6. The descrambler according to claim 1, wherein the descrambler performs descrambling processing on 1-bit data read from a twin cell in a corresponding column using scrambled data read from the second storage unit. 7. Semiconductor device.
前記スクランブルデータは、複数のビットで構成され、
前記スクランブラーは、対応の列のツインセルに対する1ビットの書込みデータを前記スクランブルデータを構成する複数ビットのうち前記列に対応する1ビットを用いてスクランブル処理し、
前記ディスクランブラーは、対応の列のツインセルから読出された1ビットのデータを前記スクランブルデータを構成する複数ビットのうち前記列に対応する1ビットを用いてディスクランブル処理する、請求項6記載の半導体装置。
The scrambled data is composed of a plurality of bits,
The scrambler scrambles 1-bit write data for twin cells in a corresponding column using one bit corresponding to the column among a plurality of bits constituting the scramble data,
7. The semiconductor according to claim 6, wherein the descrambler performs descrambling processing on 1-bit data read from a twin cell in a corresponding column using 1 bit corresponding to the column among a plurality of bits constituting the scrambled data. apparatus.
前記スクランブル部は、
前記第1の記憶部の複数の列に共通に設けられるスクランブラーを含み、
前記スクランブラーは、前記ツインセルに対する1ビットの書込みデータを前記スクランブルデータを用いてスクランブル処理し、
前記ディスクランブル部は、
前記第1の記憶部の複数の列に共通に設けられるディスクランブラーを含み、
前記ディスクランブラーは、前記ツインセルから読出された1ビットのデータを前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータ用いてディスクランブル処理する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。
The scramble unit is
Including a scrambler provided in common to the plurality of columns of the first storage unit,
The scrambler scrambles 1-bit write data for the twin cell using the scramble data,
The descrambling part is
A descrambler provided in common for the plurality of columns of the first storage unit;
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the descrambler performs descrambling processing on 1-bit data read from the twin cell using scrambled data read from the second storage unit. 7. .
前記スクランブルデータは、複数のビットで構成され、
前記スクランブラーは、ツインセルに対する1ビットの書込みデータを前記スクランブルデータを構成する複数ビットのうち前記ツインセルの列に対応する1ビットを用いてスクランブル処理し、
前記ディスクランブラーは、前記ツインセルから読出された1ビットのデータを前記スクランブルデータを構成する複数ビットのうち前記ツインセルの列に対応する1ビットを用いてディスクランブル処理する、請求項8記載の半導体装置。
The scrambled data is composed of a plurality of bits,
The scrambler scrambles 1-bit write data for a twin cell using 1 bit corresponding to the column of the twin cells among a plurality of bits constituting the scramble data,
9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the descrambler performs descrambling processing on 1-bit data read from the twin cell by using 1 bit corresponding to a column of the twin cells among a plurality of bits constituting the scrambled data. .
複数組のデータ入力ピンおよびデータ出力ピンと、
データ入力ピンおよびデータ出力ピンの組ごとに、前記スクランブラーおよび前記ディスクランブラーを備え、
複数個の前記スクランブラーは、同一のスクランブルデータを用いてスクランブル処理し、複数個の前記ディスクランブラーは、同一のスクランブルデータを用いてディスクランブル処理する、請求項8記載の半導体装置。
Multiple sets of data input pins and data output pins;
Each set of data input pins and data output pins includes the scrambler and the descrambler,
9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the plurality of scramblers perform scramble processing using the same scramble data, and the plurality of descramblers perform descrambling processing using the same scramble data.
電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含み、前記ツインセルのデータが消去される時に前記メモリセル内のデータが消去されるように構成された第2の記憶部と、
第1のデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理を施して第2のデータを生成し、前記第1の記憶部内の前記ツインセルに前記第2のデータを書込み、前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込む手段と、
前記第2の記憶部から読出された前記スクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出された前記第2のデータをディスクランブル処理するディスクランブル部とを備えた、半導体装置。
A first storage unit including a twin cell that is electrically rewritable and stores 1-bit data complementarily according to a difference in threshold voltage;
A second storage unit including an electrically rewritable memory cell and configured to erase data in the memory cell when data in the twin cell is erased;
The first data is scrambled using scrambled data to generate second data, the second data is written into the twin cell in the first storage unit, and the memory in the second storage unit Means for writing the scrambled data into a cell;
A semiconductor device comprising: a descrambling unit that descrambles the second data read from the first storage unit using the scrambled data read from the second storage unit.
前記第2の記憶部は、2つのメモリセルからなり、前記スクランブルデータの1ビットを記憶するツインセルを含む、請求項11記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 11 , wherein the second storage unit includes a twin cell that includes two memory cells and stores one bit of the scrambled data. 前記第2の記憶部は、1つのメモリセルからなり、前記スクランブルデータの1ビットを記憶するシングルセルを含む、請求項11記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 11 , wherein the second storage unit includes a single cell that includes one memory cell and stores one bit of the scrambled data. 前記第2の記憶部は、1つのメモリセルからなり、前記スクランブルデータの1ビットを記憶する複数のシングルセルを含み、前記複数のシングルセルは、スクランブルデータの1ビットを重複して記憶し、
一方の入力端子が前記複数のシングルセルと接続する複数のビット線に同時に接続され、他方の入力端子が定電流源回路と接続されるセンスアンプを備える、請求項11記載の半導体装置。
The second storage unit is composed of one memory cell, and includes a plurality of single cells that store one bit of the scrambled data, and the plurality of single cells store one bit of scrambled data in an overlapping manner,
12. The semiconductor device according to claim 11 , further comprising a sense amplifier having one input terminal connected simultaneously to a plurality of bit lines connected to the plurality of single cells and the other input terminal connected to a constant current source circuit.
前記第2の記憶部は、2つのメモリセルからなり、スクランブルデータの1ビットを記憶する複数のツインセルを含み、前記複数のツインセルは、スクランブルデータの1ビットを重複して記憶し、
前記複数のツインセルから読出された1ビットの値がすべて同一であるときには、前記同一の値を前記ディスクランブル部へ送り、前記複数のツインセルから読出された1ビットの値のうち他と異なるものがあるときには、頻度が少ない方の値を前記ディスクランブル部へ送る判定回路を備える、請求項11記載の半導体装置。
The second storage unit is composed of two memory cells, and includes a plurality of twin cells that store one bit of scrambled data. The plurality of twin cells store one bit of scrambled data in an overlapping manner,
When the 1-bit values read from the plurality of twin cells are all the same, the same value is sent to the descramble unit, and the 1-bit values read from the plurality of twin cells are different from the others. The semiconductor device according to claim 11 , further comprising a determination circuit that sends a less frequent value to the descramble unit.
前記第1の記憶部および前記第2の記憶部は、それぞれ同一の個数の小ブロックに分割され、
前記第1の記憶部の小ブロックおよび前記第2の記憶部の小ブロックの組は、同一のタイミングで消去される、請求項11記載の半導体装置。
The first storage unit and the second storage unit are each divided into the same number of small blocks,
The semiconductor device according to claim 11 , wherein a set of the small block of the first storage unit and the set of the small block of the second storage unit are erased at the same timing.
前記第1の記憶部のデータが消去されるときには、前記第2の記憶部のデータも消去される、請求項11記載の半導体装置。 12. The semiconductor device according to claim 11 , wherein when the data in the first storage unit is erased, the data in the second storage unit is also erased. 電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含み、前記ツインセルのデータが消去される時に
前記メモリセル内のデータが消去されるように構成された第2の記憶部とを備えた半導体装置におけるデータ秘匿方法であって、
書込み要求信号を受信するステップと、
前記書込み要求信号の受信の後、第1のデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理を施して第2のデータを生成するステップと、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルに前記第2のデータを書込むステップと、
前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込むステップと、
読出し要求信号を受信するステップと、
前記読出し要求信号の受信の後、前記第2の記憶部から読出された前記スクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出された前記第2のデータをディスクランブル処理するステップとを備えた、半導体装置におけるデータ秘匿方法。
A first storage unit including a twin cell that is electrically rewritable and stores 1-bit data complementarily according to a difference in threshold voltage;
A method for concealing data in a semiconductor device, comprising: a second storage unit including an electrically rewritable memory cell and configured to erase data in the memory cell when data in the twin cell is erased Because
Receiving a write request signal;
After receiving the write request signal, scramble the first data using scrambled data to generate second data;
Writing the second data into the twin cell in the first storage unit;
Writing the scrambled data into the memory cells in the second storage unit;
Receiving a read request signal; and
A step of descrambling the second data read from the first storage unit using the scrambled data read from the second storage unit after receiving the read request signal. A data concealment method in a semiconductor device.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10372948B2 (en) * 2015-12-15 2019-08-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Scrambling apparatus and method thereof
JP6181218B2 (en) * 2016-02-09 2017-08-16 ウィンボンド エレクトロニクス コーポレーション Semiconductor memory device
KR102601216B1 (en) * 2016-09-29 2023-11-10 삼성전자주식회사 A design method of a semiconductor device
JP2018156713A (en) * 2017-03-21 2018-10-04 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Storage device and storage method
JP6997595B2 (en) * 2017-11-09 2022-01-17 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor storage device and control method for semiconductor storage device
JP2019179799A (en) * 2018-03-30 2019-10-17 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor storage device

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61181239A (en) 1985-02-06 1986-08-13 Matsushita Electric Works Ltd Data transmitter
JP3638770B2 (en) 1997-12-05 2005-04-13 東京エレクトロンデバイス株式会社 Storage device with test function
US6385727B1 (en) * 1998-09-25 2002-05-07 Hughes Electronics Corporation Apparatus for providing a secure processing environment
JP4079552B2 (en) * 1999-07-16 2008-04-23 富士通株式会社 Nonvolatile semiconductor memory that prevents unauthorized copying
ATE394750T1 (en) 2003-06-30 2008-05-15 Nxp Bv DIGITAL SELF-ERASE OF KEY COPY PROTECTED MEMORY.
US7177183B2 (en) * 2003-09-30 2007-02-13 Sandisk 3D Llc Multiple twin cell non-volatile memory array and logic block structure and method therefor
WO2006109307A2 (en) * 2005-04-13 2006-10-19 Discretix Technologies Ltd. Method, device, and system of selectively accessing data
US20080052446A1 (en) * 2006-08-28 2008-02-28 Sandisk Il Ltd. Logical super block mapping for NAND flash memory
JP5311784B2 (en) 2006-10-11 2013-10-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device
JP4498370B2 (en) 2007-02-14 2010-07-07 株式会社東芝 Data writing method
JP4986651B2 (en) 2007-02-16 2012-07-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device
US7876615B2 (en) * 2007-11-14 2011-01-25 Jonker Llc Method of operating integrated circuit embedded with non-volatile programmable memory having variable coupling related application data
JP5019611B2 (en) 2007-12-27 2012-09-05 株式会社東芝 Memory system
US8301912B2 (en) 2007-12-31 2012-10-30 Sandisk Technologies Inc. System, method and memory device providing data scrambling compatible with on-chip copy operation
WO2009107283A1 (en) 2008-02-29 2009-09-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Information processing apparatus and nonvolatile semiconductor memory drive
US8099544B2 (en) 2008-02-29 2012-01-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Information processing apparatus and nonvolatile semiconductor memory drive
US9123422B2 (en) * 2012-07-02 2015-09-01 Super Talent Technology, Corp. Endurance and retention flash controller with programmable binary-levels-per-cell bits identifying pages or blocks as having triple, multi, or single-level flash-memory cells
US8713330B1 (en) * 2008-10-30 2014-04-29 Apple Inc. Data scrambling in memory devices
US8413016B2 (en) 2009-04-28 2013-04-02 Panasonic Corporation Nonvolatile memory device and controller for judging a normal or anomalous condition of an error-corrected bit pattern
JP5492679B2 (en) 2009-06-30 2014-05-14 パナソニック株式会社 Storage device and memory controller
JP5426326B2 (en) * 2009-11-09 2014-02-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Data receiving apparatus, data receiving method, and program
JP5328732B2 (en) * 2010-08-06 2013-10-30 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device
US8341500B2 (en) * 2010-08-31 2012-12-25 Apple Inc. Detecting corrupted data for a system having non-volatile memory

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